196155. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés szerves szennyeződést tartalmazó szennyvíz anaerob biológiai tisztítására
1 2 A találmány szerves szennyeződést tartalmazó szennyvíz anaerob biológiai tisztítására szolgáló eljárásra és berendezésre vonatkozik. A magas szervesanyag tartalmú szennyvizek tisztításának egyik ismert előnyös módszere az anaerob és aerob tisztítási műveletek egymást követő lépcsőkben történő alkalmazása. Ez a módszer azért előnyös, mert az első lépcsőben végrehajtott anaerob tisztítással alacsony hidraulikus terhelés mellett előnyös üzemi feltételekkel (kis műtárgytérfogat) nagymenynyiségű - a teljes tömeg 70-80% át kitevő — szervesanyag lebontására nyílik lehetőség. Ennek eredményeként a következő aerob fokozat gazdaságosan üzemeltethető, és kellően tiszta, jó minőségű vizet szolgáltat. Az elmondottakból nyilvánvaló, hogy az anaerob fokozat hatásos üzemeltetése az egész tisztítási folyamat szempontjából döntő jelentőségű, mert - szemben az aerob fokozattal — nincs energiaigénye, sőt biogáz formájában nagy fölöslegben energiát állít elő, emellett a szervesanyag-lebontási teljesítményének a műtárgy térfogatára vetített kedvező értéke beruházási szempontból is igen előnyös. Üzemeltetési szempontból az anaerob fokozatnak azt az előnyét kívánjuk hangsúlyozni, hogy — szemben az aerob eljárásokkal — a nagy üzemelési gondokat okozó iszapszaporulat minimális. Az a tény azonban, hogy az anaerob tisztítás gázfejlődéssel jár, nehézségeket okoz az ülepítés vonatkozásában. A buborékok formájában kiváló és felszálló gáz egyrészt zavarja a mikrobaaggregátumok leülepedését, másrészt a buborékok hozzátapadhatnak az aggregátumokhoz, és felúsztathatják azokat a felszínre (flotálódás). E káros hatást kiküszöbölendő az 1.491.502. számú angol szabadalmi leírás szerint a reaktor és az ülepítő között legalább 8 °C hőmérsékletű hűtést alkalmaznak. E megoldás hátránya, hogy a hűtött mikrobatömegnek a reaktorba történő visszavezetése mindenképpen hőveszteséggel, illetve teljesítménycsökkenéssel jár. Az ülepítés javítása érdekében a szakemberek jó ülepedési tulajdonságú mikrobaaggregátumok képzésére törekszenek, aminek az egyik eszköze a szilárd hordozófelületen ún. biofilm kialakítása. Ilyen megoldást tartalmaz például az 1.412.587. számú angol szabadalmi leírás, amely szerint könnyű, habszerű, meghatározott alakú biofilmhordozó testeket alkalmaznak. A 4.284.508. számú USA szabadalmi leírás expandált ágyas reaktorban alkalmazható szemcsés hordozóanyag használatára vonatkozik. Mindkét fenti megoldásnál a hordozón képzett polimerfilm segíti elő a mikrobák megtapadását. Ezeknek, és a hasonló jellegű bio filmes eljárásoknak az elterjedését a szennyvíztisztítási gyakorlatban nagymértékben akadályozza a mikrobaszaporulat eltávolításának a nehézkessége, mert ez a művelet mind álló, mind expandált rendszereknél általában erőteljes mechanikai vagy hidromechanikai beavatkozást igényel. A 2.924.465. számú NSZK szabadalmi leírás olyan megoldásra vonatkozik, amely szerint a fluidágyas reaktorból távozó szennyvízlebegőanyag-gáz keverékének elválasztását tányéros centrifugával hajtják végre. Hátrányként jelentkezik a tányéros centrifuga igen jelentős beruházási költség- és üzemeltetési energia-igénye. A szennyvíztisztítási gyakorlatban — a mikrobák visszanyerésére és az elfolyó szennyvíz lebegőanyagi 5 tartalmának a csökkentésére — elterjedt a reaktort követő ülepítők alkalmazása. Ilyen megoldást tartalmaz a 4.067.801., valamint a 2.256.575. számú USA szabadalmi leírás. (Az utóbbi tárgyát képező megoldásnál az anaerob reaktortérből a folyadék-mikroba keverék aerob kezelőtéren történt áthaladás után kerül az ülepítőbe.) Ezeknek a megoldásoknak alapvető hátránya, hogy a reaktor és az ülepítő közlekedőnyílásait szükségszerűen kis keresztmetszetű, szűk csővezeték köti össze, amely — főleg az ülepítőben - a megkívánt nagykiterjedésű, egyenletes lamináris áramkép kialakulását akadályozza, illetve az ülepítő működő felületét csökkentő áramláselosztó-csillapítószerkezet alkalmazását igényli. A 4.293.412. számú USA és a 2.110.658. számú angol szabadalmi leírásból olyan megoldások ismerhetők meg, amelyeknél a reaktor- és az ülepítőtér egy berendezés-egységgé van összeépítve. Az angol berendezés egyik kiviteli példájánál a két tér egy folytonos kerülctmenti résen keresztül átáramlás útján közlekedik egymással. A 2.728.585. számú NSZK szabadalmi leírás tárgyát képező berendezésnél a reaktorból a folyadék elvétele és az ülepítő felé történő átadása a reaktor egy vízszintes keresztmetszetében többé-kevésbé egyenletesen kiosztott nyílásokon keresztül történik. Hasonló megoldásra vonatkozik a 2.001.333. számú NDK szabadalmi leírás is, ahol ugyan a közlekedőnyílások keresztmetszete meghaladja az ülepítőtér felszínének a nagyságát, azonban a reaktorfelszín tekintetében a nyílásoknak sem a térbeli eloszlása, sem a viszonylagos nagysága nem kielégítő, így a reaktorban az egyenletes áramlást — ami igen lényeges — nem képesek biztosítani. Hasonló hátránya van a fent említett 2.110.658. számú NSZK szabadalmi leírás szerinti berendezésnek is, azonban e megoldás kisebb mértékben hátrányos. A találmány feladata, hogy jobb ülepedési tulajdonságokkal rendelkező, nagyobb aktív mikrobaaggregátumok kialakításával, valamint a fejlődő gáznak a mikrobaaggregátumokra gyakorolt, a bevezetőben részletezett káros hatásainak a kiküszöbölésével a mikrobaaggregátumok optimális ülepedését, és ezzel az anaerob fokozat tisztítási hatékonyságát nagymértékben fokozza. A találmány az alábbi felismeréseken alapul: nüvel az anaerob tisztításnál egyrészt minimális az iszapszaporulat (mikrobaszaporulat), másrészt az iszap szerkezete olyan, hogy nehezen ülepíthető (minthogy az iszap döntő részét baktériumok alkotják), a tisztítóberendezés annál hatékonyabban működik — más szóval annál nagyobb mértékben terhelhető —, minél nagyobb a rothasztóban tartózkodó iszap tömege és aktivitása, hiszen az iszap az egész szervesanyag-lebontási folyamatot, annak hatásosságát és teljesítményét befolyásoló bio katalizátorként funkcionál. Minél hatásosabban sikerül tehát az iszapot a reaktorban visszatartani, annál sikeresebben elégíthető ki a reaktor optimális üzemeltetése vonatkozásában támasztott követelmény. Más szóval: minél kedvezőbb a rendszerbe lépő szervesanyagot lebontó mikrobák tömege a szervesanyag mennyiséghez viszonyítva, annál magasabb — a reaktortérfogat gazdaságos mérete mellett — a lebontás és a biogázfejlődés mértéke. A mikrobák kellő tömegben történő előállítása, illetve azoknak a rendszerben tartása 196.15 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
