189376. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és készülék oxigén szabályozott mennyiségben történő beviteléhez biológiai szennyvíztisztító berendezés eleveniszapos reaktorába, valamint segédreaktor eleveniszapos szennyvízminta relatív oxigénkoncentráció-változásának a meghatározására, különösen az eljárás foganatosításához
1 189.376 2 A találniány oxigénnek biológiai szennyvíztisztító berendezés eleveniszapos reaktorába szabályozott mennyiségben történő bevitelére szolgáló eljárásra és készülékre vonatkozik. A találmány tárgyát képezi egy különösen az eljáráshoz alkalmazható - segédreaktor is, amely eleveniszapos szennyvíz-minta relatív o.xigénkoncentráció-változásának a meghatározására szolul. Szennyvizek, különösen fekáüs szennyvizek tisztítása során a mechanikai tisztítási fázist általában biológiai tisztítási fokozat követi. Püszrán mechanikai eszközökkel ugyanis a megkívánt magas tisztítási fok nem biztosítható. A biológiai szennyvíziisztási rendszerek között igen elterjedt az eleveniszapos szennyvíztisztítás, amelynél a tisztítási műveleteket levegőztető és ülepítő medencékben hajtják végre. A levegőztető medencében a szennyvíz szervesanyag-tartalmának a lebontását élő organizmusok — az eleveniszap - végzik, amelyek életműködésükhöz levegőt — vagyis oxigént - igényelnek. A levegőztető medencékbe az oxigén-bevitel felszíni, V3gy felszín alatti, túlnyomórészt rögzített helyzetű szerkezetekkel történik. A teljes szennyvíztisztítási folyamat legnagyobb energiaigényű fázisa az eleveniszapos biológiai szennyvíztisztási — ezen belül az oxigénbeviteli — művelet, amely általában a teljes energiafogyasztás mintegy 80/f-át teszi ki. Az eleveniszapos reaktorokba beviendő oxigén mennyisége különféle tényezőktől függ, így elsősorban a szennyvíz BOÍs, valamint NH4 koncentrációjától, a biológiai lebontást gátló anyagok koncentrációjától síb A sok faktor miatt az oxigénbevívő szerkezetek kapacitását egy csúcsértékre állpítják meg, mivel a jelenlegi tervezési és üzemeltetési gyakorlat ugyanis abból indul ki, hogy a szennyvizek eleveniszapos tisztítási folyamatában a szerves anyagok biokémiai lebontásához szükséges oldott oxigén - egy elérendő tisztított vízminőségi igény kié légiié se érdekében — még a szennyezettség! csúcsok idején is rendelkezésre álljon. Így általános az a gyakorlat, hogy a bevitt oxigén mennyisége a nap minden órájában állandó, ezért időszakonként a levegőztető medencékben az oxigénkoncentráció szintje - a nap jórészében — egy általánosan elfogadott (pl. 2 g/tvr’Oj) érték fölé emelkedik, ami felesleges energiafelhasználást, és szükségtelen iizemköltség-többletet okoz. A szakirodalomból ismertté vált az oldott Oj koncentráció alapján történő vezérlésre irányuló javaslat, amely szerint a minimális 03 koncentrációt az oxigénbevívő szerkezet kapacitásának a változtatásával (fordulatszámszabályozás) kell a már említett 2 g/m3 értéken tartani. E módszer hátránya, hogy ahhoz egyrészt igen pontos és megbízható Oj-t mérő műszerre van szükség, másrészt az. oxigénigényt befolyásoló nagyszámú faktor ingadozásai miatt az is előfordulhat, hogy a 2 g/m3 oldott Oj koncentráció sem elegendő, és ilyenkor a biokémiai lebontást limitáló tényezővé az oxigén válik. Elméletileg azonban általában még 0,1 g/m3 oldott O* koncentrációnál sem limitáló faktor az oldott oxigén, ezért a gyakorlatban felvett minimális 2 g/m3 koncentrációt csak biztonsági szempontok és a mérőműszer pontatlanságai indokolják. Az eleveniszap szervesanyag-lebontasi sebességének (aktivitásának) a me gh atár ozása a levegőztető medencéből kilépő folyadékból vett minták analízisével is megállapítható. Ez a módszer azonban annyira bonyolult, hogy azzal szinte lehetetlen az. üzemvezér- Icshez megfelelő információt nyerni. Más megoldás szerint a vizsgálandó szennyvíztisztító telep el even iszapját egy készülékbe töltik, ott levegőztetik és az iszaphoz a lebontandó szennyvizet hozzákeverve, az iszapelegyben mert oxigénkoncén tráció-változásokbó! határozzák meg az eleveniszap maximális lebontási kapacitását, vagyis aktivitását. E készülék hátránya, hogy azzal csak ún "egyezed táplálásos mérés" valósítható meg, amelynek eredményéből egy folyamatosan táplált reaktorban, pl. eleveniszapos szennyvíztisztító telep levegőztető medencéjében lefolyó reakció sebességére nem lehet következtetni (160 085. számú magyar szabadalmi eírás). A 180 165. számú magyar szabadalmi leírásban foglalt megoldás szerint egyenletes léghozammal levegőztetett reaktorban történik a szerzesanyag eleveniszapos lebontása. A reaktorban oldott oxigénmérő cella helyezkedik el, amely' azonos térfogatú folyadékminták egymásutáni adagolását lehetővé tevő elektromos vezérlésű adagolóberendezéssel van ellátva. Az adagolóberendezést vagy kapcsolóra vezérli, vagy pedig a rekatorban mért oldott oxigénkoncentráció. Az utóbbi esetben a reaktor táplálásának a sebességét a szennyvíz lebontásit végző baktériumok az oldott oxigénkoncentráció útján maguk vezérlik. A berendezés kimenő jele a szennyvíz-táplálások gyakoriságát reprezentálja, amely a baktériumok lebontási sebességivel (aktivitásával) arányos. E módszer alkalmazása során szennyvíz tárázási nehézségek jelentkezhetnek, hiszen a nagy tömegben érkező tisztítandó szennyvizet a korlátozott befogadóképességű reaktorba csak változó a mindenkori ott jelen lévő oxigénkoncentráció mértékének megfelelő — mennyiségben lehet bebocsátani, emellett a módszer a felesleges energiafelhasználást sem küszöböli ki, mert a betáplált levegőmennyiség állandó. A találmány feladata, hogy olyan megoldást szolgáltasson, amelynek segítségével a tisztítandó szennyvíznek a mindenkori oxigénszükséglete határozható meg, és ennek ismeretében lebontási és gazdaságossági szempontból a mindenkor optimális mennyiségű oxigén táplálható be a szennyvízbe, hogy ily módon az oxigén-bevitelhez szükséges energia felhasználás optimalizálható (minimalizálható)legyen. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy adott szennyvízközegben a baktérium-populáció életműködése egy meghatározott, mérhető oxigénkoncentrációt meghaladó többletoxigén-bevitel lel nem intenzíílkálható, más szóval az oxigén többletnek a lebontási folyamatra semmiféle hatása nincs, így egy meghatározott, a konkrét külső körülményektől (pl. hőiné rséklet) és belső adottságoktól (pl. BŐI, eleveniszap-koncentráció) függő, egyrészt a szennyezőanyagok lebontásához, másrészt a saját - a lebontástól független - biokémiai folyamataik energiaellátáshoz szükséges értéken túli oxigénbevitel csak felesleges energiafogyasztással jár, előnyös hatása gyakorlatilag nincs. Másrészt viszont mind a tisztítás hatékonysága, mind a gazdaságos üzemeltetés szempontjából optimális eredmény csak úgy érhető el, ha azt a minimális oxigénkoncentrácíót, ami a maximális lebontási sebesség biztosításához szükséges, a szennyvízben gyakorlatilag folyamatosan fenntartjuk. Ennek viszont az az előfeltétele, hogy- az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
