168463. lajstromszámú szabadalom • Eljárás biokémiai úton oxidálható anyagokat tartalmazó szennyvizek kezelésére nagy hatásfokú oxigénezéssel
7 168463 8 is kell alkalmazni a szilárdanyag egyenletes szuszpenzióban tartására és a kevert folyadéknak a gáz-folyadék kontaktoron való ismételt cirkuláltatására. A kereskedelemben többféle szellőztető kapható, amelyeket általában a „standard levegőátviteli hatásfok" alapján osztá- 5 lyoznak: ezt az alkalmazott energia kWó-ra vonatkoztatva levegőből csapvízbe oldódó oxigén kg-ban mért mennyiségében adják meg 20 C°-on és 1 atm nyomáson. Ez az érték legalább 0,9 kg 02 /kWó, de előnyösen 1,5 kg 02 /kWó legyen, hogy a rendszerbe adagolt gáz vi- 10 szonylag kis mennyisége ellenére az oxigén gyorsan oldódjon, és a tömör pelyhek ne károsodjanak. Tekintettel az oxigénben dúsított gáz viszonylag kis térfogatára (a szokásosan használt levegő térfogatával összehasonlítva), előnyös a folyadék keverésére mechanikai keverő 15 és a gáz-folyadék érintkeztetésre bemerülő gázdiffúzor kombinációjának az alkalmazása. Bizonyos felületi típusú permetező aerátorok azonban mindkét funkciót kielégítő módon ellátják. Az említett 0,02—0,24 kmól 02 /kWó tartományon 20 belül a szellőztető berendezés, az energia- és oxigénköltség függvényében kell a leggazdaságosabb értéket meghatározni. A költségparaméterekből adódó változatok ellenére a találmány szerinti szellőztetéssel legalább 50%-os oxigénfelhasználást érhetünk el, mimellett 25 a levegős szellőztetéssel kapottnál többszörös oxigén parciális nyomást tartunk fenn, és lényegesen kevesebb energiát használunk fel, mint amennyi levegőből azonos mennyiségű oxigén oldásához szükséges lenne. Az 1., 2. és 3. ábrák a háztartási szennyvíz oxigénben 30 dúsított szellőztető gázzal történő kezelésére használt félüzemi berendezésben mért üzemi adatokkal alátámasztott értékeken alapuló számított eredményeket mutatják egyfokozatú szellőztető rendszerben 2 órás szilárdanyag tartózkodási idő, 4000 ppm illékony szusz- 35 pendált szilárdanyag tartalom és 250 ppm biokémiai úton oxidálható anyagtartalom esetében. A szellőztető zónában a biomasszát derítőből aktivált iszap recirkuláltatásával adagoljuk, a derítőbe viszont a szellőztető zónából az oxidált folyadék jut. Az ábrák 60, 80 és 40 99,5% oxigéntisztaságra és 2 és 8 ppm oldott oxigénszintre 6 adatsort foglalnak magukban. Minden esetben különböző oxigén tápgáz sebességre meghatároztuk az energiaszükségletet és a százalékos oxigénfelhasználást. A 99,5%-os betáplált oxigénre vonatkozó 1. ábrából 45 kitűnik, hogy a szellőztető zónában nagy oxigén parciális nyomás fenntartásával nagy százalékos oxigénfelhasználás érhető el. A jobboldali ordinátára felvitt oxigén parciális nyomás görbék megadják az oxigén betáplálási sebességnek azt az alsó határát, amellyel a levegőztető 50 zónában még legalább 300 Hgmm oxigén parciális nyomás érhető el. A baloldali ordinátára felvitt százalékos felhasználási görbék megadják az oxigén betáplálási sebességnek azt a felső határát, amely még lehetővé tesz legalább 50%-os oxigénfelhasználást. A parciális nyo- 55 más görbék 300 Hgmm minimális oxigén parciális nyomásra extrapolálásából 8 ppm oldott oxigén esetén minimálisan 0,046 kmól 02 /kWó, 2 ppm oldott oxigénnél minimálisan 0,058 kmól 02 /kWó betáplálási sebesség engedhető meg. Hasonlóképpen a százalékos felhaszná- 60 lási görbékből 0,13 kmól 02 /kWó maximális betáplálási sebesség engedhető meg ahhoz, hogy a felhasználás ne legyen 50%-osnál kisebb. A 300 Hgmm parciális nyomásnak megfelelő százalékos oxigénfogyasztások mindkét oldott oxigénszint esetén 90% feletti értékek. Az 1. 65 ábrából az is látható, hogy a szellőztető gáz 80%-os felső oxigénkoncentrációja (1 atm-n mintegy 600 Hgmm) esetén az oxigénfogyasztás mindkét oldott oxigén szintnél mintegy 60%-ra csökken. A 80%-os betáplált oxigénre vonatkozó 2. ábra szerint a 300 Hgmm parciális nyomásra vonatkozó minimális betáplálási sebesség 8 ppm oldott oxigén esetén 0,04 kmól 02 /kWó, 2 ppm esetén 0,06 kmól 0 2 /kWó. így az a betáplálási sebességtartomány, amelyen belül a találmány szerint dolgozhatunk, még tág. Megjegyezzük azonban, hogy a legjobb 80%-os felhasználás 300 Hgmm feletti oxigén parciális nyomással érhető el. Lényeges az is, hogy ha az oxigén parciális nyomást a nagyobb oxigénbetáplálási sebesség növelné meg a 80%-os értékig (600 Hgmm), a megfelelő százalékos felhasználás messze a kívánt 50% alatt lenne. A 60%-os betáplált oxigénre vonatkozó 3. ábra tanulmányozása azt mutatja, hogy a találmány szerinti eljárás az oxigén betáplálási sebesség nagyon szűk határokon belüli pontos szabályozását igényli. A 8 ppm oldott oxigénre vonatkozó parciális nyomásgörbe 0,07 kmól 02 /kWó értéknél emelkedik 300 Hgmm fölé, a százalékos oxigénfelhasználás pedig mintegy 0,06 kmól 02 /kWó értéknél esik 50% alá. 2 ppm oldott oxigén esetén a minimális és maximális betáplálási sebesség csaknem egybeesik a mintegy 0,09 kmól 02 /kWó értéknél, így a gáztisztaság 60%-osra csökkenése nagyon leszűkíti az üzemeltetési tartományt. A legjobb (és csak) elérhető százalékos felhasználás 50% 300 Hgmm feletti parciális nyomás esetén. Az oxigén tisztaságát tovább csökkentve a 300 Hgmm parciális nyomás alapján megállapított „minimális" betáplálási sebesség nagyobb lenne az 50%-os felhasználás alapján megállapított „maximális" betáplálási sebességnél, így a találmány szerinti követelményeket semmilyen betáplálási sebesség nem elégíti ki. Az 1—3. ábrák szemléltetésére az 1. táblázatban öszszehasonlítunk három tápgázt 0,067 kmól 02 /kWó oxigéngáz betáplálási sebesség és 8 ppm oldott oxigén esetén: 1. táblázat Tápgáz Oxigénfelhasználás Szellőztető zóna 60% 02 80% 02 99,5% 02 50% 70% 90% 300 Hgmm 350 Hgmm 450 Hgmm Hasonlóképpen a 2. táblázat három tápgázra a betáplálási sebességet és a százalékos oxigénfelhasználást hasonlítja össze 300 Hgmm egységes parciális nyomásra (oldott oxigén 8 ppm): 2. táblázat Tápgáz Oxigénbetáplálási sebesség Oxigénfelhasználás 60% 02 80% 02 99,5% 02 0,068 kmól/kWó 0,041 kmól/kWó 0,044 kmól/kWó 50% 80% 95% 4
