Hidrológiai tájékoztató, 1981
2. szám, október - DIPLOMATERV PÁLYÁZATOK - Takács Imre: Aktívszénpor-adagolás hatása az eleveniszapos szennyvíztisztítás teljesítményére
2. Elméleti rész A szervesanyag lebontást leíró matematikai modell levezetésekor célom egy egyszerűen használható, általánosított, tehát a KOI és BOI változását egyaránt leíró kifejezés létrehozása volt. A gyakorlatban eddig használt modellek ugyanis vagy csak az elfolyó víz BOI-jára adtaik tájékoztatást (míg a határértékeket KOI-ban adták meg), vagy pedig csak numerikus módszerekkel, számítógép felhasználásával alkalmazhatók. A levezetések és részletkérdések teljes mellőzésével a modell alapgondolata a következő: Ismeretes a V, — k(S F. Se min} (1) egyenlet, ahol: v s — k S E SE. min dS Xdt — fajlagos szubsztrátfogyasztási sebesség, — reakciósebességi konstans, — az elfolyó víz BOI-ja, — SE minimális értéke. Ez tulajdonképpen a Benedek által módosított Eckenfelder modell. Ebből eljuthatunk a következő differenciál egyenlethez: dS dXt fc[S — (a • S„ + k p eXt)] (2) Ez egyenértékű azzal a feltételezéssel, hogy az elfolyó legjobb víziminőség S £, m i„ nem konstans, hanem a bonthatatlan hányadot leszámítva az iszapmunka Xt függvényében lineárisan, változik. A bonthatatlan hányad bevezetésével a modell képes leírni a KOI változását is. Ezenkívül nem tartjuk konstans értéken az X eleveniszap koncentrációt, hanem független változóként az iszapmunkát tekintjük. A (2) egyenletet megoldva az alábbi eredményt kapjuk: SE ~ -[aa)S„ + kp, • + k,„Xt + a-S 0amely K = aS a(3) (4) • K)e~ k x' + k p eXt + K (5) behelyettesítéssel SE — (S 0 formában írható. A kifejezés három fő tagot tartalmaz: a szubsztrát lebontásra jellemző exponenciális, az endogén termékképződésre jellemző lineáris és a bonthatatlan hányadot leíró konstans tagokat (1. ábra). A modell igen jól illeszkedik az iszapmunka függvényében mérhető víz1. ábra. A szubsztrát-eltávolítási modell ábrázolása minőség változásokhoz akár KOI-ban, akár BOI-ban mérjük azokat. Természetesen a konstansok értéke függ az oxigénigény méréséinek módszerétől, legszembetűnőbb a ,,k Pe' eltérése, mely BOI esetén gyakran nulla. Ugyancsak BOI mérés esetén az „a" bonthatatlan hányad sokkal kisebb. Ezt ilyenkor olyan molekulák alkotják, melyeket a BOI mérés körülményei között még megmérünk, de az eleveniszapos rendszerben nem oxidálódnak. A modell használata egyszerű. Mind grafikus, mind statisztikus módszerekkel kiértékelhető, azaz az egyenletben szereplő konstansok meghatározhatók. A konstansok ismeretében pedig kiszámíthatjuk az optimális iszapmunka értékét: Xtapt In k k(S„ — K) kpe (6) Majd ezrt az értéket az (5) egyenletbe behelyettesítve az elérhető legjobb vízminőséget kapjuk meg (SE. MIN, 1. ábra). 3. Kísérleti rész Az aktívszénporos-eleveniszapos eljárás tulajdonságait — a kiegészítő vizsgálatokon kívül — főleg folyamatos szennyvíztisztítási modellkísérletek segítségével tanulmányoztam. A kísérletéket egy „A" jelű ötliteres levegőztető medencében, illetve az „R" jelű Fleps-féle respirométerben végeztem. A szénporadagolást „C" betűvel jelzem. Ezenkívül külön mérések történtek olyan szennyvízzel, melybe a szerves mikroszennyezők eltávolításának modellezése céljából krizént adagoltam (jelölés: „K"). A kísérletek során változtattam a befolyó szennyvíz (a jobb reprodukálhatóság kedvéért műszennyvíz) térfogatáramát, illetve az eleveniszap koncentrációját. A dinamikus egyensúly beállása után minden beállítás esetén megmértem az elfolyó víz több jellemző paraméterét, pl. KOI, BOI, lebegőanyag, detergens, nitrogénformák stb. Az adatokból megállapítottam a (3), illetve az (5) egyenlet konstansait (KOI-ra ezek az 1. táblázatban találhatók). Szennyvíztisztítási kísérletek kiértékelése (KOI) 1. táblázat k kpe a Xtopl SE, min K m'-kg-'-h1 i-r'-io1 — kg • h • m3 kg-nrr' kg-m5 A 0,12 4,1 0,14 26 0,22 0.08 R 0,14 2,8 0,22 20 0,14 0,07 RK 0,21 2,5 0,20 16 0,12 0,7 RC 0,39 0,9 0,13 13 0,06 0,05 RKC 0,31 1,1 0,12 15 0,06 0,04 23
