8.7 Mi tart több hétig? | www.biomodel.hu

8.7. MI TART TÖBB HÉTIG? - az iszapszerkezet átalakulása

Új kút megépítése után és új szennyvíztisztító üzembehelyezésekor több hét időtartamra van szükség ahhoz, hogy a normális üzemszerű működés létrejöjjön. Miért van szükség ilyen hosszú időtartamra? A furcsa módon azonos nagyságú időtartamok egyáltalán ugyanarra az okra vezethetők vissza?

A partiszűrés esetében a választ megtalálni könnyebb dolgunk van. Az idő biztosan nem a kellő biológiai tisztítóhatás felépüléséhez kell. A mikrobaszaporodás intenzitását a Monod-tényező nagysága határozza meg. A µM = 0.5-1 [1/h] érték mellett az exponenciális szaporodás néhány óra ill. nap mellett kialakul. A víz biológiai megtisztulásához semmiképpen sem hetekre van szükség. A partél mentén a szűrési sebesség 0,1 [m/d] (nagyon alacsony érték, 1 deciméter/nap), amely a kútfelé haladva folyamatosan nő. A partéltől a kútig tartó útvonal megtételéhez éppen néhány hetes időtartamra van szükség. Tulajdonképpen a vízadórétegben kezdetben található, még nem kellően tiszta víz lecserélődése után kapunk a kútban ivóvíz minőséget.

Az eleveniszapos szennyvíztisztítás esetében a magyarázat megtalálása összetettebb. Az iszap miközben víztisztítási technológián áthalad tulajdonságaiban folyamatosan változik. Az egyik ilyen jellegzetes tulajdonság a különböző iszapminőségek fűtőértékének alakulása. A 8.7-1. ábrán az egymást követő iszapfázisokat látjuk.

8.7‑1. ábra

A különböző iszapminőségek fűtőértéke

A lépésenként lezajló biokémiai oxidáció során az fűtőérték folyamatosan csökken. Az energiatartalom ilyetén módon történő lemerülése könnyen belátható, nem kell azt különösképpen magyarázni. Az iszap égetésével nyerhető energetikai haszon a fűtőérték segítségével válik számszerűsíthetővé. A 8.7-1. ábra azt is világosan jelzi, hogy még a szolárszárított rothasztott iszap fűtőértéke is nagyobb, mint sok hőerőmű tüzelőanyagául használt lignité.

Nem feltétlenül magától értetődő, de a különböző iszapfajták fajlagos felületének alakulása is hasonló képet mutat.

8.7‑2. ábra

A különböző iszapfajták fajlagos felülete

A 8.7-2. ábra két különböző szennyvíztisztítási technológiából származó iszapok mért fajlagos felületét mutatja. A mérés során iszapszerkezet megváltozásának elkerülése érdekében a minták kiszárítása liofilizálással (fagyasztva szárítással) történt. A kapott mérési eredmények - függetlenül az alkalmazott technológiától – a fajlagos felület karakterisztikus csökkenését mutatják. A levegő befúvás és keverés okozta eróziós hatásból kiindulva az iszappelyhek „örlődéses” méretcsökkenése, azaz a fajlagos felület növekedése volna várható. A mérések ennek éppen az ellenkezőjét mutatják. Függetlenül az alkalmazott technológiától a fajlagos felület folyamatos csökkenése tapasztalható. Az iszap kimerülése, fűtőértékének csökkenése tehát egyértelmű korrelációban van a fajlagos felület csökkenésével. (vesd össze a 8.7-1. és 8.7-2. ábrákon vázolt görbemeneteket.)

Mikroszkopikus felvételeken a különböző iszapfajtáknak jellegzetes képe látható, amelyekhez a minőséget jelölő megállapítások szokás kötni.

8.7‑3. ábra

Az iszapszerkezet mikroszkopikus képe

A beérkező szennyvíz iszapszerkezete flokkuelens, lásd 8.7-3 ábra (b). Áthaladva a technológián az iszap granulálódik, amit az optimális jelzővel illetünk, lásd 8.7-3 ábra (c). Az ún. fonalas baktériumok térnyerésével az iszapszerkezet elfonalasodhat. A fonalas iszapszerkezethez rosszabb ülepedési képesség tartozik. A mérsékelt ülepedési sebesség az utóülepítő működését hátráltatja. Az elfonalasodás emiatt nem kívánatos jelenség.

Az iszapszerkezet megváltozásához mennyiségi mutató is köthető. Ilyen számszerűsíthető jellemző az iszapsűrűség. Az iszap és a víz sűrűségének különbsége az ülepedés hajtóereje. Az iszapsűrűséghez hasonló mennyiség a szárazanyagtartalom, amely a baktériumok letelepedéshez szükséges szilárd felületet nagyságát adja a reaktortérben.

8.7‑4. ábra

A szárazanyagtartalom változása

A technológia sajátságait alapul véve 8.7-4. ábra nem az egyes iszapfajtákra koncentrál, hanem az összekeverésre kerülő és a keletkező közeg szárazanyagtaralmát mutatja. A szárazanyagtartalom a technológia jellegzetes pontjain erős eltérést mutat. Az eleveniszapos medencében mérhető szárazanyagtartalom a nyers szennyvíz és a recirkulált fölösiszap keveredéseként áll elő.

Az iszaprecirkuláció szükségességéről hagyományosan a következők szerint történik az érvelés:

Az aerob folyamatok általában nagyobb sebességgel mennek végbe, mint az anaerob lebontás. A mikroorganizmusok ülepedésre hajlamos pelyhekké állhatnak össze, ezek képezik az eleven- vagy más szóval szekunder iszapot. Innen kapta nevét a biológiai tisztítás műtárgya, az eleveniszapos medence is. Az eleveniszapos medencéből a szennyvíz és az iszap az utóülepítőbe kerül. Az ott kiülepedett iszap egy részét – az állandó sejtkoncentráció megtartása érdekében – visszavezetik az eleveniszapos medencébe, vagyis recirkuláltatják. Az iszap fennmaradó részét (fölös iszap) elvezetik.

A recirkuláció szükségességének azonban egy másfajta értelmezés is adható. A visszavezetéssel inkább a reaktortérben a baktériumok letelepedéséhez szükséges felület nagyságát állítjuk be, vagy másképpen fogalmazva az iszaprecirkulációval tulajdonképpen a nyers szennyvíz lényegesen alacsonyabb szárazanyagtartalmát „javítjuk fel”, miáltal a baktérumok letelepedéséhez szükséges felületet növekszik.

A felület nagysának számszerűsítésére az ún. egyenértékű szemcseátmérő szolgál. Ez a fiktív méret teszi lehetővé a különböző biofilmhordozó anyagok összehasonlíthatóságát. Az egyenértékű szemcseátmérő azt a részecskeméretet jelenti, amellyel a megtöltve a reaktorteret ugyan azt a felületet jelenti, mint általában a külső felszínnel és belső felületi struktúrával bíró valóságos anyagok. A mértékadó szemcseátmérőt a fajlagos felület és a reaktortében jelenlévő biofilmhordozó anyag térfogati sűrűsége (homoknál ömlesztett sűrűség, iszapnál szárazanyagtartalom) alapján számolható ki. Ha ez az érték a mikrobák átlagos méreténél nagyobb, úgy az egyenértékű szemcseátmérő egyben a mértékadó szemcseátmérőt is adja.

8.7‑5. ábra

Az iszapok egyenértékű szemcseátmérője

A recirkulációval tulajdonképpen a reaktortérbeli egyenértékű szemcseátmérő csökkenését érjük el azáltal, hogy a nagyobb egyenértékű szemcseátmérővel rendelkező nyersiszapot a kisebb egyenértékű szemcseméretű recirkulációs iszappal* keverjük. A keverés hatására a reaktortérben lecsökken az egyenértékű szemcseátmérő nagysága, vele a Pe-szám. Kisebb Pe-szám pedig a tápanyag-lebontás hatékonyságának növekedését hozza. Recirkuláció nélkül – éppen a szükséges felület hiánya miatt - a tápanyag-lebontási hatékonyság sokkal kisebb volna.

Az újonnan üzembe eleveniszapos technológián kezdetben az utóülepített iszap a nyersiszappal egyezik meg. Csak egy bizonyos idő eltelte után sűrűsödik be. A tapasztalat szerint ez az időtartam éppen a keresett néhány hét. A működés hatékonysága tulajdonképpen a Pe-szám kellő csökkenéséhez köthető.

* A recirkulációs iszap és a fölösiszap minden tekintetben ugyanaz a minőség.

Vissza