180967. lajstromszámú szabadalom • Aerob/anaerob szennyvíztisztítási- és iszaprothasztási eljárás
9 180967 10 telezhető az iszap oxigénszükségletének meghatározására. A kezelni kívánt iszapot kis méretű vizsgálati edényen vezetjük keresztül olyan térfogati áramlási sebességgel, amely elegendő az aerób rothasztási művelethez előre meghatározott iszap tartózkodási idő eléréséhez, ami a jelen találmány keretein belül a 4-48 óra tartományba esik, miközben az iszapot legalább 50 térfogati oxigént tartalmazó levegőztető gázzal tartjuk érintkezésben. A levegőztetést úgy hajtjuk végre, hogy az iszapban az oldott oxigénkoncentráció (D.O.) legalább 2 mg/liter legyen, bármely alkalmas módszerrel meghatározva. A levegőztetés során az iszapot az előre meghatározott hőmérsékleten tartjuk, amely a jelen találmány szerinti aerób rothasztás esetében a 35-75 °C tartományba esik. Az iszap itt leírt kezelését, amelynek során a kívánt, legalább 2 mg/liter D.O. szint elérése érdekében szükségessé válhat az iszap csap-vízzel történő hígítása, addig folytatjuk, amíg egyensúlyi működési feltételeket nem érünk el. Az ehhez szükséges időtartam általában 5-7 nap lehet. Miután elértük az egyensúlyi működési feltételeket, az iszap egy meghatározott térfogatát kivesszük a vizsgálati edényből, miközben hőmérsékletét a korábbi értéken tartjuk, és gyorsan levegőztetjük, például úgy, hogy az iszapot legalább 50 térfogat % oxigént tartalmazó gázzal intenzív keverés mellett hozzuk érintkezésbe úgy, hogy a levegőztetett iszap D.O. szintjét körülbelül 7,0 mg/literre növeljük. Amikor a D.O. szint 7,0 mg/liter körüli értéket ért el, a minta levegőztetését beszüntetjük. Ezután a D.O. szint bekövetkező csökkenése során, amikor a D.O. érték a levegőztetés beszüntetésekor fennálló 7,0 mg/literről gyakorlatilag elhanyagolható értékre csökken, mérjük azt az időt, amely ahhoz szükséges, hogy a D.O. érték 6,0 mg/literről 1,5 mg/literre csökkenjen. A kivett minta oxigén felvételi sebességét (OUR) ezután úgy határozzuk meg, hogy a mért periódus alatt bekövetkező D.O. szint csökkenést (4,5 mg/liter) elosztjuk azzal az idővel, amely szükséges volt ahhoz, hogy a D.O. szint 6,0 mg/literről 1,5 mg/literre csökkenjen. A kapott OUR értékből a fajlagos oxigénfelvételi sebességet (SOUR) úgy számítjuk ki, hogy elosztjuk a mg/liter/időegységben kifejezett OUR értéket a minta mg/liter-ben kifejezett szilárdanyag koncentrációjával. Az így kiszámított SOUR érték mértékegysége mg oxigén/idő/mg szilárd anyag. A fenti számítás alapján meghatározható a találmány szerinti eljárás során az aerób rothasztási lépésben az oxigéntartalmú levegőztető gázból az iszapba történő oxigéntranszport mennyisége és sebessége. Annak érdekében, hogy kielégíthessük az aerób rothasztással kezelni kívánt iszap oxigénigényét, azaz hogy az aerób rothasztási lépés során kellőképpen stabilizáljuk az iszapot a következő anaerob lépést megelőzően, az első zónában az iszap oxigénezését olyan sebességgel kell végrehajtani, amely az empirikusan számított SOUR érték legalább 10%-ának felel meg. Előnyösebb azonban, ha az iszap oxigénezését az empirikusan számított SOUR érték legalább 50%-ának megfelelő sebességgel végezzük. Egy alternatív módszer szerint abból indulhatunk ki, hogy meghatározzuk azt az oxigénmennyiséget, amely egy adott iszapban egységnyi mennyiségű illékony szuszpendált szilárdanyag biológiai lebontásához szükséges. A kapott érték alapján az első zónában végrehajtott aerób rothasztás során az iszapot és az oxigént tartalmazó levegőztető gázt olyan arányban keverjük össze és a levegőztetést olyan sebességgel végezzük, amely lehetővé teszi az aerób rothasztás lejátszódását. így például eljárhatunk úgy, hogy 1 súlyegység illékony szilárdanyag-tartalomra 0,03 súlyegység vagy ennél több oxigént számítunk. Az érintkeztetett oxigén és iszap arányának minimális értéke azzal a küszöbértékkel van kapcsolatban, amely ahhoz szükséges, hogy az aerób rothasztás végbemenjen és az első zónát elhagyó iszap már az anaerob rothasztási lépést megelőzően kellő stabilitással rendelkezzen. A gyakorlatban általában célszerű az iszap levegőztetését úgy végezni, hogy lehetővé váljon, hogy 1 súlyegység illékony szuszpendált szilárd anyagra számítva 0,1-0,35 súlyegység oxigén használódjon fel. Ha ilyen feltételek mellett dolgozunk, általában elérhetjük;, hogy az első rothasztási zónába bevitt iszap illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalma aerób úton körülbelül 5—20%-kal csökkenjen. Általában ahhoz, hogy a következő, anaerob lépéshez megfelelő, részlegesen stabilizált iszapot állítsunk elő, szükséges, hogy az iszap illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalma legalább 5%-kal csökkenjen. Az iszap legalább ilyen minimális mértékű részleges stabilizálására már csak azért is szükség van, hogy az anaerob rothasztási lépéssel a következő anaerob lépést megfelelően „pufferoljuk” a folyamatban az iszap jellegének megváltozása következtében létrejövő esetleges zavarok ellen. Másrészt az aerob rothasztási zónába betáplált iszap illékony szuszpendált sziiárdanyag-tartalmának csökkentését az első zónában kívánatos legfeljebb 20% értéken tartani, annak érdekében, hogy teljesen kiaknázhassuk az eljárás szinergetikus jellegű előnyeit. Ezeket az előnyöket a későbbiekben részletesen tárgyaljuk, de már most megemlítjük, hogy ezek közé tartozik, hogy a szokásos anaerob rothasztási rendszerekkel összehasonlítva a második, anaerob lépés után kapott metángáz nettó termelése meglepően magas. Az eddig részletezett meggondolások alapján összefoglalva azt mondhatjuk, hogy az első zónában a levegőztető gáz bevezetését és az iszap keverését előnyösen úgy kell megoldani, hogy a levegőztető gáz és az iszap egymáshoz viszonyított mennyisége, illetve a levegőztetés sebessége elegendő legyen ahhoz, hogy az iszapban jelenlevő illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalom súlyegységére vonatkoztatva 0,15-0,25 súlyegység oxigén kerülhessen felhasználásra. Az „anaerob rothasztás” fogalmát az iszap szilárdanyag-tartalmának levegőtől elzárt körülmények között végrehajtott rothasztásának jelölésére használjuk. A jelen találmány alapját az a meglepő felismerés képezi, hogy egy a termofil vagy közel termőiül hőmérsékleti tartományban működő aerob rothasztási zóna előnyösen integrálható egy az áramlás irányában elhelyezett anaerob rothasztási zónával, annak érdekében, hogy az iszap az egymást követő zónák mindegyikében részlegesen elbomoljon és ezáltal lényegesen jelentősebb javulás érhető el az eljá5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
