Ugrás a tartalomhoz

Környezettechnika

dr. Barótfi István

Mezőgazda Kiadó

5.11. A hulladékok ártalmatlanításának biológiai módszerei

5.11. A hulladékok ártalmatlanításának biológiai módszerei

A biokémiai eljárások során a hulladék szerves alkotóinak feldolgozása élő mikroszervezetek segítségével történik. A hulladékhasznosítás a mikrobiológiai lebomlás termékeinek kinyerése, tisztítása, illetve értékesítése révén valósul meg. A mikrobiológiai folyamatok szabályozhatók. Ennek egyik alapvető módja a levegő-vagy oxigénadagolás másrészt a nedvesség vagy a hőmérséklet stb.

A hulladék ártalmatlanítás biológiai módszerei négy fő csoportra oszthatók:

  • komposztálás (aerob lebontás),

  • biogáz előállítás (anaerob lebontás),

  • fémek biológiai kinyerése,

  • enzimes fermentáció (pl. fehérje-előállítás).

A gyakorlatban az első két eljárásnak van nagyobb jelentősége és ezáltal elterjedtebbek, a további két eljárás fejlesztési stádiumnak tekinthető.

5.11.1. A hulladékok komposztálása

A komposztálás a szerves-anyag tartalmú hulladékok ártalmatlanításának régóta ismert és alkalmazott módszere.

A komposztálás lényege, hogy a szerves anyagot tartalmazó hulladékok (szemét, szennyvíziszap) megfelelő környezeti feltételek mellett, elsősorban mikroorganizmusok és oxigén hatására lebomlanak, szervetlen ásványi és stabil szerves anyagok keletkeznek. A komposztálási folyamat hőfejlődéssel jár, amely az alkalmazott technológiai tényezőktől függően eléri az 50–70 °C-ot is. Ezáltal a hulladékokban jelenlevő patogén mikroorganizmusok – a spórások kivételével – elpusztulnak, a lebomlott szerves anyag (komposzt) már nem tartalmaz kórokozókat.

Az eljárás végterméke a földszerű kb. 40–50% nedvességtartalmú anyag, mely humuszképző szerves-anyag-és növényi tápanyag-(NPK) tartalma miatt a mezőgazdaságban a talajtermelékenység növelésére hasznosítható.

5.11.1.1. A komposztálás elvi alapjai

A komposztálás az a biotechnológiai eljárás ahol:

  • a szubsztrát túlnyomóan szilárd vagy vízoldhatatlan fázisban van,

  • felületét vízfilm vonja be,

  • a mikroorganizmusok aerob körülmények között végzik a lebontást.

A komposztálás túlnyomórészt aerob biokémiai folyamat. A folyamatban részt vevő mikroorganizmusok enzimrendszerei a szerves anyagokat biológiai oxidáció útján lebontják.

A komposztálást a legújabb kutatások tehát az aerob fermentáció műveletei közé sorolják, ahol a bontási folyamat sebességét Michaelis-Menten és Monod által meghatározott egyenletek írják le.

A kémiai reakciók elméleti összegzése az aerob mikrobiológiai folyamatokban

(5.75. ábra) a következők szerint írható le:

5-75. ábra - Az aerob és az anaerob lebomlás

Az aerob és az anaerob lebomlás


C6H12O6 +6nO2  6n CO2 +6n (H2O) + n (2,88 × 103 KJ)

A komposztálást végző mikroorganizmusok (termofil baktériumok, gombák és mezofil baktériumok) a szaporodáshoz és az életműködéshez szükséges energiát tehát a szerves hulladék-anyagok lebontása útján nyerik.

A szervesanyag-lebontó és transzformáló folyamat a következő főbb szakaszokból áll: (5.76. ábra)

  • iniciáló kezdeti szakasz (gyors felmelegedés)

  • mezofil szakasz lassú felmelegedéssel együtt,

  • termofil, lassú lehűléssel,

  • utóérlelő, teljes lehűléssel

5-76. ábra - A komposztálási hőmérséklet alakulása

A komposztálási hőmérséklet alakulása


A komposztálás során a szerves anyag aerob lebomlása több lépcsőben megy végbe, az anyag-összetételtől függően eltérő sebességgel.

Ennek megfelelően a kapott termék is még különböző állapotú. Ezek megnevezése is eltérő lehet:

  • friss (nyers) komposzt,

  • érett komposzt,

  • komposztföld.

A könnyen lebontható szerves anyag (szénhidrát, fehérje stb.) lebomlása gyorsabb, ezek a komposztálás során a kezdeti időszakban átalakulnak, a nehezebben bontható anyagok (lignit, keratin stb.) és a keletkező humuszvegyületek felszaporodnak. Ezáltal a komposzt egy lebontási folyamatban levő anyagkomplexumnak tekinthető.

A mikroorganizmusok szaporodási sebessége és az életműködéshez nélkülözhetetlen tápanyagok mennyisége között egyértelmű összefüggéseket állapítottak meg. Ezáltal a komposztálási folyamatok irányát eldöntő tényezők meghatározhatók és technológiailag szabályozhatók (pl. komposztálandó anyag minősége, C-és N-tartalma, nedvességtartalom, levegőellátottság stb.).

5.11.1.2.. A komposztálást befolyásoló tényezők

A komposztálást befolyásoló főbb tényezők a következők.

  • anyagösszetétel (bonthatóság),

  • nedvességtartalom,

  • levegőellátottság,

  • tápanyag arány,

  • az anyag(ok) keveredése,

  • szemcsemérete stb.

A hulladék-anyagok összetétele a komposztálás komposztálással csak a mikroorganizmusok számára hozzáférhető és toxikus anyagot nem tartalmazó szerves hulladékok bonthatók. Ezért a kommunális hulladékoknál a hulladékból a műanyagok, üveg kiválasztását meg kell oldani, iszap esetében a nehézfém-tartalom értékét bekeverés előtt meg kell határozni.

Különösen döntő jelentőségű a toxikus hatás ellenőrzése a különböző ipari üzemekből származó iszapok komposztálásos ártalmatlanítása előtt.

A komposztáláshoz szükséges optimális nedvességtartalom különböző kutatások alapján 45–55%.

Ez az optimális nedvességtartalom vagy mesterséges nedvesítéssel (locsolással) vagy egyszerűbben települési iszapokkal való együttes kezelés esetén érhető el, ez a hatás is az együttes komposztálást indokolja. A nedvességtartalom egyenletes eloszlása fontos tényező, ezért a forgatásos homogenizálás a komposztálás alapvető művelete. A képződő hő gyakran kiszárítja a komposztálás alatt levő hulladék-anyagokat, ezért a nedvességtartalom ellenőrzése szükséges.

Az aerob viszonyok meghatározóak a lebontás folyamatában, ezért vagy állandó vagy időszakos levegőztetés szükséges a mikrobák oxigén ellátottságához. Megfelelő oxigén nélkül a bomlás anaerobbá válik és ez kedvezőtlen szaghatással (ammónia, kén-hidrogén stb.) jár. Állandó keverés esetén (forgódob stb.) a lebomlás gyors, de energiaigényes, időszakos átforgatást alkalmazva a lebomlás lassú és nagy területre van szükség a tároláshoz. Ezért a korszerű berendezéseknél folyamatos levegőztetést alkalmaznak 0,6–2,0 m levegőt adagolva 1 kg szerves (száraz) anyagra számítva. Víztelenített szennyvíziszapok komposztálásánál a szemét adagolás fellazítja az iszapot, így hozzáférhetővé teszi a levegő számára.

A komposztálási folyamatok sebességét döntően befolyásolja a hulladékok tápanyag ezen belül pedig a C/N aránya. A lebontásnál a C/N aránya optimuma 15–25 közötti érték, városi szemétnél ez az arány 25–35. A komposztálási folyamatot gyorsítani lehet nitrogéntartalmú anyagok bekeverésével. Ilyen anyag lehet nitrogéntartalmú műtrágya, de célszerű nitrogéntartalmú egyéb hulladékok mint például kommunális és ipari iszap bekeverése is.

A hulladék-szennyvíziszap közös komposztálása tehát nemcsak a keverék magasabb nedvességtartalma érdekében, hanem az optimális C/N arány kialakításához is előnyös. A C/N arányváltoztatásával a komposztálási folyamat irányítható, ezért a komposzt előállítás során az üzemszerű, állandó ellenőrzés szükséges.

A hulladék-anyagok szemcsemérete (aprózottsága) szintén kihat a levegő ellátottságra és a lebontás sebességére. Az aprított anyagot nagyobb felületen bontják a mikroorganizmusok. Az optimális szemcseméret 25–40 mm, a hulladék túlzott aprózottsága az anaerob folyamatoknak kedvező (tömörödés miatt). A szilárd hulladékokat komposztáló. technológiák nagy része a megfelelő méret kialakítására őrlő, aprító berendezéseket alkalmaz.

5.11.1.3. A hőmérséklet és szerepe

A komposzt-hőmérséklet a komposztálási folyamat jellemző paramétere (5.76. ábra)

  • ennek kísérleti (laboratóriumi vagy fél-üzemi) vizsgálatával eldönthető, hogy az adott anyagkeverék a konkrét műveleti körülmények között komposztálható-e,

  • állandó ellenőrzésével a komposztálás szabályozható. Az ábrából jól látható a hőmérséklet eloszlás egyenetlensége (belül kisebb a hőátadás, nagyobb a hőmérséklet) ez is a keverés fontosságát szemlélteti.

A hő szerepea hulladékokban előforduló kórokozók életképességének csökkentésében, elpusztításában jelentkezik, ennek a ténynek bizonyítására számos meggyőző kísérletet folytattak. Lényeges tényező, hogy ez a folyamat csak a jól irányított és tényleges aerob lebontás esetén megy végbe kellő hatásfokkal, ezért a műveleti előírások és a technológia „hőmérséklet-lefutásának„ kontrollja elengedhetetlen.

5.11.1.4. A komposztálás technológiai megoldásai

A komposztálás fejlesztési irányai

A komposztálás régóta alkalmazott és jól ismert hulladékkezelési eljárás, amelyet elsősorban jól bontható mezőgazdasági és egyéb hulladékok esetében, majd a szilárd település hulladékok problémakörének megjelenésekor előszeretettel alkalmaztak városi szemét, városi szemét és szennyvíziszap együttes komposztálására.

Ennek megfelelően rendkívül bonyolult üzemek létesültek a szerves – szervetlen alkotók kiválasztására, nagyvárosok hulladékkezelési gondjainak ilyen módon történő megoldására.

A termék (komposzt) minősége egy megszabott érték, mely megszabja a termék értékesíthetőségét és elhelyezhetőségét (visszaforgatását). Mivel a települési szilárd hulladék összetétele a komposztálás szempontjából kedvezőtlen alakult, ( lsd. szervetlen alkotók növekedése) ezért ma már inkább az inert (nem bontható) anyagot nem tartalmazó szerves hulladékok kezelésénél van jelentősége.

Ugyanakkor a komposztálás – mivel a természetben lejátszódó (spontán) folyamatokat alkalmazza – ökológiailag kedvezőbb más megoldásoknál. Ezért napjainkban a komposztálás mint hulladékkezelési eljárás „reneszanszát” éli.

A komposztálás műveletei

A hulladékok komposztálása több egymáshoz kapcsolódó műveletből ál, melyek a komposzt üzem felépítésétől függően változnak.

Az 5.77. ábrán bemutatunk egy egyszerű – helyszínen telepített berendezés – főbb műveleteit.

5-77. ábra - Egy komposztáló működési elve

Egy komposztáló működési elve


Az 5.78. ábrán egy összetettebb, szemét-szennyvíziszap együttes komposztálást megvalósító berendezés műveletei szemlélhetők.

5-78. ábra - Az együttes komposztálás általános technológiai folyamata

Az együttes komposztálás általános technológiai folyamata


A bemutatott ábrák alapján is jól követhető, hogy a komposztálási technológiák több lényeges műveletből épülnek fel, melyek – a sokszámú variációs lehetőség mellett – az alábbi egységekre bonthatók:

  • beszállítás,

  • nyersanyagok előkészítése (aprítás),

  • keverés,

  • az érlelés,

  • az értékesítésre való előkészítés (utóaprítás, rostálás, szükség szerinti utóérlelés).

A korszerű komposzt üzemeknél a beszállítást követően a rostálás, illetve az őrlés aprítás műveletei jelentkeznek először. Természetesen ezek a berendezések mind stabil formában telepíthetők és üzemeltethetők.

A rostáló-berendezések nagy áteresztő képességgel kell, hogy rendelkezzenek. Az előaprításhoz gyakorlatilag bármilyen 3–25 mm lyukátmérőjű rosta típust lehet alkalmazni. A felaprított anyagok utórostálására tetszőlegesen alkalmaznak dobvagy rácsrostákat.

A háztartási hulladékból készült komposztokban nem kívánatosak a vasrészek, ezért vasleválasztásra különböző kialakítású, folyamatos mágneseket alkalmaznak.

A komposztálás előkészítése során alkalmazott főbb aprító típusok a következők:

  • kalapácsos aprítók,

  • ütőaprítók,

  • késes aprítók,

  • hengeres törőberendezések,

  • kaszkád (lépcsős) aprítók.

A hulladékfeldolgozásnála kaszkád aprítók bevezetése lényeges újdonságot jelentett az utóbbi években.

A korszerű komposztüzemek a szennyvíztisztító telepek iszapját is feldolgozzák. A szilárd és iszaphulladék homogenizálása érdekében keverő berendezéseket alkalmaznak. A legtöbb helyen ún. dobos hengeres keverőket üzemeltetnek. Ezeket gyűjtőnéven Dano-Bio-stabilizátornak is nevezik.

A komposztminőség érdekében szükséges az ún. kemény anyagok (üveg ) kiválasztása. A keményanyag kiválasztó berendezések zöme a ballisztikán alapul, illetőleg fajsúlyúk, a hulladék különböző szemcseméret, alakja, fajsúlya játszik szerepet.

5.11.1.5. A komposztálási technológiák osztályozása, főbb típusai

A komposztálás több évtizedes hagyományokkal rendelkező hulladék-ártalmat-lanítási eljárás, amely a műszaki fejlődés nyomán számos különböző üzemtípusban valósítható meg.

Az egyes komposztáló üzemek (eljárások) a technológia körülményeitől az adott alkalmazási helyzettől függően több szempont szerint is osztályozhatók.

Egy másik besorolás szerint a következő három csoportot különböztethetünk meg:

  • nyílt rendszer (az egész komposztálási folyamat nyílt téren megy végbe),

  • zárt rendszer (a folyamat zárt térben folyik),

  • részben zárt rendszer (a folyamat egy részét zárt térben végzik, más részét nyílt téren).

A nyílt rendszerű technológiák az anyag-előkészítés alapján újabb két csoportba sorolhatók:

  • anyag-előkészítés nélküli,

  • anyag-előkészítést alkalmazó eljárások.

A zárt rendszerek további három csoportra oszthatók az anyag-érlelés során történő mozgást figyelembe véve:

  • statikus,

  • átmeneti,

  • dinamikus eljárások.

A következőkben azokat az üzemtípusokat mutatjuk be, amelyek:

  • többfajta hulladék pl. szemét és szennyvíziszap együttes komposztálását valósítják meg,

  • a különböző környezetvédelmi követelmények alapján korszerűnek minősülnek,

  • az üzemtípus jellegétől, bonyolultsági fokától függően hazai adaptálásra és bevezetésre javasolhatók.

Nyílt rendszerű prizmás komposztálás

Az egész eljárás nyílt téren megy végbe, a keverést, prizmázást markolóval végzik, a prizmák érleléséhez vagy markolót, vagy erőgépre szerelt forgató adaptert, vagy önjáró forgató berendezést alkalmaznak (5.79. ábra).

5-79. ábra - Komposztáló (prizmaforgató) önjáró gép

Komposztáló (prizmaforgató) önjáró gép


A szabadtéri komposztálás legismertebb, és legelterjedtebb módja a háromszög keresztmetszetű, hosszan elnyúló prizma alakzatban tárolt alapanyag feldolgozása. A prizma keresztmetszet méretei a további feldolgozási technológiától függően viszonylag tág határok között változhatnak. A prizma méretein kívül igen lényeges még a prizmák közötti távolság, attól függően, hogy önjáró vagy vontatott gépegységet alkalmaznak.

Kisebb mennyiségű komposzt előállítás nem igényel különleges gépsort. Ez esetenként olyan telepen amelyik rendelkezik szerves trágyaszóróval, és az azt kiszolgáló markolóval, ennek a két gépnek az egyidejű működtetésével minden különösebb beruházás nélkül megoldható.

Nagyobb mennyiség esetén az erőgéphez kapcsolt adaptert, vagy önjáró keverő-le-vegőztető gépet alkalmaznak.

Az eljárást egyes esetekben kombinálják perforált csöves alsó levegőztetéssel is.

MUT-Dano-eljárás

Európában a legelterjedtebb eljárás a MUT-Dano féle, ún. bio-stabilizátoros eljárás lényege, hogy az érlelés egy nagy (kb. 3,5 m átmérőjű, levegőztetett, enyhe lejtéssel elhelyezett, lassan forgó acélhengerben megy végbe. A szeméthez szennyvíziszapot adagolnak, a víztartalomtól függően 1:3–1:5 arányban. Az aprítatlan hulladék-anyag folyamatosan, lassan mozog előre. Az átfutás ideje a bio-stabilizátorban három-hét nap, eközben ventilátorral a lebomlás elősegítésére a belső térbe friss levegőt vezetnek be. A Iebomlás során keletkező gázzal és vízgőzzel telített elhasznált levegőt a szaghatás megelőzésére bioszűrőn keresztül bocsátják ki a rendszerből. Forgás közben az anyag keveredik és kisebb-nagyobb aprító hatás is létrejön.

A fenti stabilizátorból kikerülő előérlelt anyagot rostálják, aprítják, és szabad téren prizmákban tovább érlelik (5.80. ábra).

5-80. ábra - MUT-DANO eljárás

MUT-DANO eljárás


Az eljárás során a fémhulladék mágneses leválasztással, az üveghulladék rostálás után, mint másodnyersanyag visszanyerhető, a maradék nem komposztálható anyaghányad egyéb komposztálási eljárásokkal összehasonlítva – kevesebb.

A MUT-DANO üzemben általában hulladékégető nincs, de adott esetben a. csatlakoztatás megoldható. llyen komposztüzem működik Dániában, Svédországban is. Az üzem viszonylag kis területet igényel, környezetvédelmi szempontból lakott területen is telepíthető.

Dano-Bio-elven működő berendezések szerte a világon több mint 250 településen üzemelnek. Hazánkban Keszthelyen működik egy MUT-DANO komposztüzem 100 t/nap névleges kapacitással.

Willisch-eljárás

A Willisch-eljárás lényege, hogy szilárd hulladékot és a víztelenített szennyvíziszapot kaszkád-malomban együtt aprítják, az aprított és összekevert anyagot egyidejűleg rostálják (5.81. ábra).

5-81. ábra - Willisch eljárás

Willisch eljárás


Az őrlővel együtt forgó szitán át nem hulló nagyobb darabokból mágnessel a vasat kiválasztják,a maradékot deponálják. A szitán áthulló anyagot egy forgó dobszitába juttatják, majd a 15–40 mm közötti anyaghányadot – mágneses vasleválasztás után – az őrlőbe visszaforgatják. A dobszitán áthulló anyagból légosztályozással a maradék üveget, kerámiát, fémet leválasztják és a 15 mm-nél kisebb anyagot speciális nyílt érlelő kamrákba töltik.

BAV alagútreaktor

A BAV alagútreaktorta Mannesmann cég dolgozta ki és aprított, előosztályozott szilárd szerves hulladék iszappal közös komposztálásra használható. A reaktorban az anyag mozgatását hidraulikus előtoló lap biztosítja, a levegőellátás a reaktor fenékrészén egyenletesen elosztottan történik. A reaktor nem nélkülözheti az előérlelt nyerskomposzt prizmás utóérlelését (5.82. ábra).

5-82. ábra - BAV-rendszerű alagútreaktor (Mannesmann-Anlagenbau AG)

BAV-rendszerű alagútreaktor (Mannesmann-Anlagenbau AG)


1. iszapvíztelenítés; 2. iszapszivattyú; 3. iszaptartály; 4. és 5. adalékanyag tárolók; 6. szalagmérleg; 7. keverő; 8. szállítóheveder; 9. kaparóláncos anyagelosztó; 10. alagútreaktor; 11. levegőellátó ventillátor; 12. szennyezett levegő elszívó ventillátor; 13. utóérlelés prizmákban A. adagolókamra; B. hidraulikus tolólap; C. levegőbetáplálás; D. levegőelszívás; E. mérőszondák (hőmérséklet, nedvesség, oxigén)

5.11.1.6. A komposztálás gyakorlati alkalmazási szempontjai

A komposztálási technológiák alkalmazhatóságát döntően három tényező befolyásolja:

  • egyrészt a megfelelő hulladék-összetétel és minőség,

  • a kapott komposzt minősége (nehézfémtartalom, szerves mikro-szennyezők),

  • másrészt pedig az, hogy a kapott komposzt-termék értékesítése – piaca-biztosí-tott legyen.

Ma már a komposztálás – a felhasznált alapanyagokat illetően – három irányban tolódott el:

  • települési szennyvíziszapok,

  • mezőgazdasági hulladékok,

  • kertészeti, városüzemeltetési (parkfenntartás) hulladékártalmatlanítás területére.

A szilárd települési hulladékok ártalmatlanítására ma már csak speciális esetekben (pl. együttes komposztálás esetén, melegégövi településeken ) kerül sor.

Hazánkban főként szennyvíztelepen vagy a szennyvíztelepeken keletkező iszapok önálló telephelyen vagy adott hulladék lerakóhelyen történő kezelésére alkalmazott eljárás.

Az előzőkben ismertetett eljárásváltozatok közül hazánkban főleg a nyílt téri, elő és utóérleléssel összekapcsolt technológia alkalmazott, ahol adalékként szalmát, fűrészport, aprított fahulladékot alkalmaznak.

Ugyanakkor a nyílt téri elhelyezés során figyelembe kell venni a szükséges telepítési távolságot (anaerob folyamatok bűzkibocsátása miatt), illetve belső telepítés esetén gondoskodni kell zárt térről a teremlevegő megfelelő biofilteres kezelése mellett.

A komposztálás célszerűen alkalmazható kapacitástartománya részben műszaki, részben pedig a körülményes végtermék-értékesítési okok miatt behatárolt. A gazdasági vonatkozásokat is figyelembe véve nem célszerű az 50–70 t/nap kapacitásnál kisebb komposztüzem létesítése. A komposzttermék értékesítésének fokozott nehézségei miatt viszont nem célszerű 250–300 t/nap kapacitás feletti létesítmények telepítése. Néhány kivételes esettől eltekintve az eddigi külföldi tapasztalatok is ezt igazolják. A komposztálás hazai telepítése kisebb települések, illetve település-együttesek esetében akkor jöhet szóba ha a termék értékesítése részletes piackutatás és mező-erdőgaz-dasági felhasználói egyeztetés után megoldható!

Komposztüzem létesítésekor az alábbi létesítmény-egységeket kell kialakítani, figyelembe véve a például a szennyvíztisztító telep meglevő adottságait, kapcsolódását:

  • odavezető közutak a bejövő és kimenő szállításra, kerítés kapuval,

  • mérleg,

  • belső üzemi tárolóbunker, tárolóhely, ürítőhely,

  • szükség szerint a hulladékot előkezelő és előkészítő gépek, berendezések, hulladékot feldolgozó gépek, berendezések,

  • szükség szerint a kész komposztot utókezelő-gépek, berendezések, kisegítő üzemek (karbantartás, javítás, raktár),

  • kiszolgáló létesítmények (energia, szennyvíz), adminisztratív és szociális létesítmények,

  • zöld területek, fásítás stb.,

  • maradék elhelyezése.

A veszélyes hulladéknak minősülő anyagok (pl. olajos talaj) komposztálása során figyelembe kell venni:

  • a csapadékvíz elvezetést,

  • az esetleges szivárgó-víz kezelést,

  • az érlelő-tér talajának megfelelő védelmét.

A telephely nagyságát több tényező együttesen határozza meg (kapacitás,a maradék utókezelési módja stb.).

5.11.2. Biogáz-előállítás

5.11.2.1. A biogáz képződés alapelve

A biogáz képződés körülményeit az anaerob (oxigénmentes) lebomlás jellemzi, az eljárás számára kedvez, elsősorban közepes (30…37,5 °C) hőmérséklet-tartományban. Hasonló anaerob lebomlás termofil mikroorganizmusokkal is végbemegy, mégpedig gyorsabban, mint mezofil tenyészettel. Azonban az anaerob bomlás nem exoterm, hanem endoterm folyamat, ezért a lebontandó anyagtömeg melegítésére van szükség, amelynek gazdaságossági hatásai miatt a mezofil lebontás előnyösebb.

A hulladékok szerves anyaga főleg növényi anyag, kémiailag cellulóz, különböző hemicellulózok, cellulózszármazékok, összetett és egyszerű cukrok, amelyeket összefoglalóan szénhidrátoknak nevezünk. A növényi eredetű anyagokban kisebb, az állati eredetű anyagokban nagyobb arányban vannak jelen a fehérjék és peptidek, továbbá a zsírok és olajok. Ezekhez képest jelentéktelen mennyiségű bonyolultabb összetételű vegyületek is jelen vannak a hulladékokban (pl. vitaminok, hormonok, enzimek) és természetesen a fő alkotórészek lebomlásából származó egyszerű szerves vegyületek.

Tehát a biogáz-előállítás szempontjából a legfontosabb három fő vegyületcsoport: a szénhidrátok, fehérjék és zsírok. Az említett vegyületek teljes anaerob erjedési folyamatának biokémiája és mikrobiológiája még nem teljesen tisztázott. Az egyszerűsített bomlási ciklust az 5.83. ábra szemlélteti.

5-83. ábra - Az aerob és az aneaerob erjesztés során lejátszódó folymatok

Az aerob és az aneaerob erjesztés során lejátszódó folymatok


A biogáz képződés teljes folyamata alapvetően két szakaszra osztható:

  • az első egy fermentációs biokémiai folyamat (savas erjedés), amely nagy molekulájú szerves anyagok lebontását, feltárását jelenti. A lebontást savképző baktériumok és gombák (tejsav, propionsav és vajsavbaktériumok) végzik,

  • a második szakaszban további baktériumcsoportok az egyszerűbb molekulákat építik le. Így ezek a baktériumok a szerves anyagokat oIdható zsírsavakra, alkoholokra, szén-dioxidra, hidrogénre, hidrogén-szulfidra baktériumok vesznek részt.

A folyamat végeredménye a főleg metánból és szén-dioxidból álló, energetikai célokra hasznosítható biogáz.

5.11.2.2. A biogáz-képződést befolyásoló tényezők

Tápanyag

A mikroszervezetek számára felvehető, megbontható szerves anyag, amely az életfunkciókhoz szükséges energiamennyiséget biztosítani tudja, lényegében a bontandó hulladék.

A tápanyagellátásra nagyon sokféle szerves anyag alkalmas. A biogáz termelés szempontjából az a lényeges, hogy a fermentorba kerülő keverék állandó összetételű legyen, ez a biztosítéka a kiegyensúlyozott mikrobiológiai tevékenységnek.

Lényeges a tápanyag megfelelő szén-nitrogén aránya. Ismert tény, hogy a sejtfehérjék felépítéséhez nitrogénre van szükség. Ha kicsi a nitrogéntartalom, akkor nem lehet nagyobb szénmennyiséget feldolgozni, ha túl nagy, akkor az ammóniafelhalmozódóst okoz. Ez utóbbi különösen a metánképződést akadályozza. A kívánt értékre állítás (3:1) legegyszerűbb módja a különböző hulladékok keverése.

Hasonlóan lényeges a szén-foszfor arány, amelynek optimális aránya 150:1.

Egyéb tápelemek, mint például a kén, a kalcium, a magnézium, a kálium, a cink, a kobalt nem okoznak problémát, mivel a szükséges mennyiség minden komposztálásra szánt anyagban jelen van.

Kémhatás

A bontandó anyag kémiai alkalmasságát jellemzi, amely a hidrogénion-koncentráció negatív logaritmusával értelmezett. A fermentatív és metanogén szervezetek a semleges, pH = 7 körüli értéken fejtik ki hatásukat a legkedvezőbben. A gyakorlat azt mutatja, hogy a degradációs folyamatok során felhalmozódó köztitermékek (szabad savak) hatására a pH-érték savas irányba tolódik (pH = 4…5), ennek hatására a fermentatív szervezetek működése teljesen lelassul.

Ha ezt az elsavanyodási folyamatot időben észlelik, savfogyasztó anyagokkal (mésztej, szódaoldat) az egyensúly helyreállítható.

A mérgező anyagok

A mikrobák aktivitását csökkentik, szélsőséges esetben pusztulásukat okozzák. A metánképződési folyamatokban szerepet játszó szervezetekről a szakirodalom azt állítja, hogy nagyon érzékenyek a sejtmérgekre, de rövid ideig elviselik azokat, újra aktiválódnak.

Nedvesség (víz)

Víz szükséges a mikroszervezetek anyagcseréjéhez, és ez a biokémiai folyamatok közege is. Ezért a tápanyag nedvességtartalma is fontos tényező. A mikroorganizmusok tevékenységéhez szükséges nedvesség meglehetősen tág határok között mozog. Erjesztési kísérletek mutatják, hogy 0,1%-tól 60%-ig nőhet a szárazanyag-tartalom. A technológiát a gazdaságosságra is figyelve alakítják ki. Nedves-, félszáraz és szárazeljárások ismertek. Ezek közül legelterjedtebb a nedveseljárás.

A hőmérséklet

Egy adott mikroorganizmus (faj) élettevékenységéhez szükséges abiotikus környezeti tényező. A biogáz előállítása szempontjából pedig a legfontosabb rendezőfaktor. Ismeretesa mezofil (optimális hőmérséklet: 30–35 °C) és a termofil (optimális hőmérséklet: 50–65 °C) eljárás. Ez utóbbi esetén a folyamat gyorsabb és 10…20%-kal termelékenyebben zajlik le ugyanolyan szerves anyag lebontása esetén. Ennek viszont az az ára, hogy műszakilag bonyolultabb megoldásokat kell alkalmazni, mivel a termofil mikroorganizmusok érzékenyebbek a külső körülményekre.

5.11.2.3. A keletkező biogáz összetétele, mennyisége

A biogáz energiaértékét a tiszta metán részaránya határozza meg, amely az egyes eljárások és a feldolgozott hulladékok függvényében 50–70% között mozog.

A biogáz összetételének alakulását az 5.84. ábrán és a 5.33. táblázatban mutatjuk be, minimá-lis-maximális összetevő arányok mellett.

5-84. ábra - Biogáz öszetételének változása az erjesztés különböző szakaszaiban

Biogáz öszetételének változása az erjesztés különböző szakaszaiban


I. aerob szakasz; II. anaerob szakasz, savas szakasz; III. anaerob, metános szakasz (instabil); IV. anaerob, metános szakasz (stabil)

5-33. táblázat - A biogáz összetétele (%)

Gázféleségek a biogázban

max.

min.

átlag

metán

CH4

70

55

66

szén-dioxid

CO2

44

27

31

Mellékgázok

hidrogén

H2

4

Mellékgázok összesen

3

oxigén

O2

1

nitrogén

N2

1

0,1

szén-monoxid

CO

4

kén-hidrogén

H2S

2


A zárt rendszerű üzemi biogáz termelő berendezésekbena feldolgozott anyagféleség függvényében 1 kg szerves anyagból 0,25–0,5 m3 hasznosítható biogáz nyerhető. A biogáz fűtőértéke 21–25 MJ/m3 érték körül alakul.

5.11.2.4. A biogáz előállítás technológiái

A biogáz előállítás lényegében kétféle eljárással valósítható meg:

  • biogáz előállítás adott mesterséges reaktorban,

  • biogáz kinyerés szeméttelepeken természetes reaktorokban.

Biogáz előállítás reaktorokban

A biogáz-előállítás technológiájának műszaki és gazdasági szempontból történő optimalizálására színvonalas műveleti kutatások irányulnak.

Ezek a vizsgálatok elsősorban a felhasználandó nyersanyagok összetételére vonatkoznak, főképpen a technológiára, a kitermelésre gyakorolt hatásuk miatt. A technológiai változatok és az üzemi megoldások számosak.

A technológiák főbb lépései
Alapanyag tárolás-készletezés

Az alapanyag-tárolás műszaki megoldásait a rendelkezésre álló hulladék-anyag jellemzői (nedvességtartalom, bomlékonyság stb.) határozzák meg. Döntő fontosságú már az első lépésnél is és a teljes technológiai sor folyamán a környezetvédelmi előírások figyelembevétele, betartása.

Anyag-előkészítés

Az anyag-előkészítés szintén az anyag jellemzőihez szorosan igazodó műveletsor. Ebbe a fogalomkörbe soroljuk a tisztítást, fáziselválasztást, aprítást, szuszpendálást, homogenizálást, kondicionálást és az összetétel beállítását.

A tisztítás célja mindazoknak a zavaró vagy káros anyagoknak a kiválasztása, elkülönítése, amelyek biológiai és műszaki szempontból zavaróak, így végső fokon e lépés a szervesanyag-hányad növelését célozza.

A fáziselválasztás a víztartalom csökkentését, a szervesanyag-tartalom növelését jelenti. A tisztítás és fáziselválasztás eszközei: a szűrőrácsok, rosták, homokfogók, ülepítők, ívszita, centrifuga, mágneses vaskiválasztó.

Az aprítás művelete egyaránt biológiai és műszaki célú. A mikroszervezetek számára előnyös, ha a lebontásra nagyobb felület áll rendelkezésre. Ezzel elérhető az egyidejű, nagy intenzitású lebontás. Az anyagmozgatást is egyszerűsíti az aprítás.

A homogén anyagösszetétel mikrobiológiai oldaláról nézve elősegíti az állandó mikrobapopuláció kialakulását, fennmaradását és azok hatékony degradációs tevékenységét. A homogenitás elsősorban az egyenletes és állandó nedvességtartalmat és kémiai összetételt jelenti. A homogenitás eszközei általában a keverők, csigaszivattyúk és keringtető szivattyúk. A megfelelő nedvességtartalom beállítható eltérő nedvességtartalmú anyagok keverésével, vízelvonással vagy vízzel való hígításával.

Az anyagösszetétel beállításához hozzá tartozik még a különböző hulladékok vagy segédanyagok hozzáadása, hogy a már kialakult és a kívánt szinten működő mikroorganizmus populáció igényének megfelelően működhessen.

Az alapanyag-kondicionálás az alapanyagnak megfelelő hőmérséklet beállítását jelenti. Ez történhet felmelegítéssel, esetleg hűtéssel. A felmelegítés megkönnyíti a patogén szervezetek elpusztítását, ill. a termofil anaerob mikroorganizmusok tevékenységét. Hűtést akkor alkalmaznak, ha a közepes (mezofil) hőmérséklet-tartomány-nál nagyobb hőmérsékletű alapanyag érkezik.

Erjesztés, a reaktorok követelményei

Az előkészített hulladék-alapanyagot a megfelelő adagolóberendezéssel az erjesz-tő-tankba juttatják. Az adagolóberendezés iránti műszaki követelmények: üzembiztonság, az adagolás pontossága, alkalmas legyen különböző homogenitású alapanyag továbbítására, bizonyos mértékű keverési feladatot is ellásson stb.

Az erjesztő-tankban játszódik le az eljárás biokémiai folyamata. A tanknak nagyon sok követelménynek kell megfelelnie. Ezek a következők:

  • a megfelelő keverés,

  • a gázkilépés és a maradékanyag-kiürítés minden szempontból hatékony megoldása,

  • gondoskodni kell a reaktor megfelelő hőmérsékleten tartásáról is, mivel ez a gázképződésre és az eljárás energiamérlegére egyaránt méretének, alakjának, szigetelésének és az erjesztendő anyag jellegének legjobban megfelelő fűtőrendszer kiválasztásával érhető el.

  • a karbantartás egyszerűsége, a korrózióállóság üzemviteli szempontból fontos. A reaktorok kivitelezési változatait az 5.34. táblázat tartalmazza.

5-34. táblázat - Biogáztermelő reaktorok kivitelezési változatai

A felosztás elve

Változatok

I.

II.

III.

Telepítés

Felszín feletti

Földbe süllyesztett

Fekvőtankos

Állótankos (torony)

A reaktor anyaga

Betonkádas

Acéltartályos

Műanyag tankos

A keverés módja

Mechanikus

Szivattyús

Csigás

A fűtési mód

35 °C-ra (mezofil)

55 °C-ra (termofil)

Köpenyfűtésű

Csőkígyós

Közvetlen gőzfúvatásos

Technológiai elv szerint

Egylépcsős

Kétlépcsős

Félszáraz

Nedves

Szuszpenziós

Üzemmód

Szakaszos

Félfolyamatos

Folyamatos


Az adott lehetőségek közötti választás meglehetősen bonyolult feladat, körültekintést igényel.

A technológiák osztályozása

Aszerint, hogy a fermentatív és a metános erjesztést külön-külön vagy együtt valósítják meg a reaktorban megkülönböztetünk:

  • egylépcsős,

  • kétlépcsős eljárásokat.

Az technológia üzemmódját( folyamatos, szakaszos) csak a feldolgozandó hulladék szárazanyag-tartalmának függvényében lehet megválasztani (nedves: 0,5–1% szá-razanyag-tartalmú, szuszpenziós: 5–15% szárazanyag-tartalmú és félszáraz: 15–24% szárazanyag-tartalmú, valamint száraz: 25%-nál nagyobb szárazanyag-tartalmú töltetekkel dolgozó reaktorok).

A szakaszos erjesztés általában félszáraz töltettel működik. A reaktort megtöltik ezzel az anyaggal, majd lezárják. A folyamat kb. 50 napig tart, ebből 10 nap körülire tehető az inkubációs, felfutási szakasz, a többi az aktív, gáztermelő szakasz. A gázképződés befejeződése után a reaktort kiürítik és újratöltik.

A szuszpenziós eljárás reaktorai gázbiztosan zárt edények. Gyakori rátöltés esetén működtethetők félfolyamatos és közel folyamatos üzemmódban. Az anyag keverése lehet mechanikus, folyadék keringtetéses és gázátfúvatásos megoldású. A fűtést me-legvíz-keringtetéssel vagy gőzbefúvatással oldják meg.

A nedveseljárás viszonylag új megoldás. Ebben az esetben a reaktor alsó részén lép be a tápfolyadék, ez lassan felfelé áramolva érintkezik az iszapággyal, majd az erjedő iszappal együtt tovahalad, és végül a reaktor felső részén távozik. Az eljárás nagy előnye, hogy folyamatos üzemű, igen termelékeny, maga a reaktor egyszerű felépítésű.

Melléktermék-kezelés

A biogáz élőállítás mellékterméke a kirothasztott iszap. Ennek jellege, mennyisége és minősége az adott technológiai eljárástól függ. A maradékanyag utókezelése általában átlevegőztetésből vagy szellőztetésből áll, továbbá stabilizálható, utóérlelhető (komposztálással).

A reaktorból kikerülő anyag hasznosítható eredeti állapotban takarmányként ,talajjavító szerves trágyaként is, vagy szárítva szemcsézve és csomagolva.

Biogáz-kinyerés szeméttelepeken

A biogáz-előállítás különleges, újabban hazánkban is elterjedt területe a települési hulladék-lerakóhelyi biogáz termelés, a lerakott hulladékba telepített gázkivételi kutak segítségével. (5.85. ábra)

5-85. ábra - Biogázkút kialakítása

Biogázkút kialakítása


A gázkutak két esetben is telepíthetők:

  • újonnan létesített lerakók esetén a lerakás során folyamatosan,

  • meglévő lerakó esetén új gázkutak létesítésével

A viszonylag kis beruházási és üzemeltetési költségekkel járó megoldás, a véglegesen lerakott szerves hulladékok hasznosításának egyetlen lehetséges módja. Az eljárás feltétele a megfelelően szigetelt és takart, szigorú technológiával kialakított rendezett lerakóhely megléte. Előnyös, ha a szilárd hulladékkal együtt iszapszerű maradékok is elhelyezésre kerülnek.

A hasznosítható gázkihozatal a tapasztalatok szerint, a hulladékösszetétel függvényében évente min.1,5–2 m3/t, átlagosan 3,5–4 m3/t nagyságúra becsülhető (20–25 éves üzemeltetés feltételezésével).

A gázkinyerésre többféle megoldás használható, amelyek azonban két fő csoportra, függőleges és vízszintes elrendezésű rendszerekre oszthatók. Megkülönböztetünk passzív rendszereket, ahol a gáz saját nyomása következtében lép be a gázgyűjtő kutakba és aktív rendszereket, ahol a gáz összegyűjtésére megszívást alkalmaznak.

Az üzemeltetési mód a kitermelés hatásfokát jelentősen befolyásolja. A kutakat 30–80 m távolságra telepítik úgy hogy a felszínhez közeli szakaszt a levegőbeszívás és ezzel robbanásveszélyes gáz-levegő kialakulása elkerülésére körbeszigetelik. A vízszintes elrendezésű gázelszívó berendezések kialakítása az alagcsövezésre hasonlít.

A gyakorlatban a hatásfok növelése céljából, kombinált – függőleges és vízszintes – elrendezésű gázkutakat is alkalmaznak. A teljes rendszer kiépítésének vázlatát a 5.86. ábra szemlélteti.

5-86. ábra - Hulladék-lerakóhelyi biogáz-kinyerés technológiájának vázlata

Hulladék-lerakóhelyi biogáz-kinyerés technológiájának vázlata


1. gázkutakból vezető gyűjtőcső; 2. víztelenítő; 3. lefáklyázó gázégő; 4. gázkazán speciális gázégőkkel; 5. gáznyomóvezeték; 6. nyomásszabályozás; 7. gázejtőcyő; 8. takaróréteg; 9. lerakott hulladék

A kitermelt gáz optimálisan 55–60% metánt és 40–45% szén-di-oxidot tartalmaz. A metán/szén-dio-xid arány a hulladék összetételétől, tömörítésének fokától és a lerakóhely szigetelésétől függ.

Gyakran a levegő által felhígulva 4–6% oxigént és 15–30% nitrogént is tartalmazhat az említett két komponens rovására. Friss lerakónál a gáz 4–6% hidrogént tartalmazhat. A hulladék nedvességtartalma miatt mindig vízgőzzel telített. Ezt hasznosítás előtt kondenzálni kell és a kondenzátumot vissza kell juttatni a lerakóhelyre. A hulladék nyomelemeinek egy része is bekerül a kondenzátumba, A hulladékból nyert biogázban esetenként előfordulnak: kén-hidrogén és szerves vegyületek, főként szén-hidrogének.

A legegyszerűbb és leggyakoribb hasznosítás fűtési célokra történő elégetés, valamint villamos energia termelés hőenergia ellátással kapcsoltan. Ez esetben elegendő a gáz víztartalmát kondenzálni, egyéb tisztítás általában nem szükséges. A villamos energiát gázmotorokban állítják elő (gázmotor, generátor és hűtő-egység). Teljesítményük általában 120–155 kW. Hatásfokuk kb. 33%, azonban a motorok és a füstgázhűtő egység kihasználási fokától függően a lerakóhelyi gáz energiatartalmának max. 55%-a is hasznosítható (villamos energiára számítva). A minél jobb összhatásfok elérése érdekében törekedni kell a hulladék-hő lehetőleg teljes hasznosítására (épületek, kertészetek, terményszárítók stb.).

További hasznosítási lehetőséget jelent a gáz tisztítással és dúsítással földgáz minőségű termékké alakítása. Ekkor a szennyezőket leválasztják és a nem éghető alkotókat eltávolítják. A legtöbb gondot okozó kén-hidrogén és szén-hidrogének eltávolítására nedves gázmosást alkalmaznak, a metán és CO2 szétválasztására nyomás alatti vizes mosást, szerves abszorbensekkel való mosást, adszorbciós módszert vagy membrános eljárásokat használnak. Eddig elérhető volt 85–90%-os metántartalom. Ez az egyik területe az eljárással kapcsolatos kutatási munkának.

A továbbfejlesztés másik területe a gázképződés mechanizmusának elemzése azért, hogy optimalizálják a folyamatot. Ennek keretében kutatják annak lehetőségét, hogyan lehetne a végbemenő mikrobiológiai folyamatokat úgy intenzifikálni (szerves anyagok bomlásának felgyorsításával), hogy növekedjen a képződő gáz mennyisége, a gázképződési folyamat időintervallumának pontosabb beállíthatósága mellett.

5.11.2.5. A biogáz tárolása, kezelése

A biogázt kondenzáltatást követőena nyers-gáztartályban tárolják. A további gázkezelési – tisztítási feladatok szén-dioxid és kén-hidrogén eltávolítást, esetenként komprimálást jelentenek. A gyakorlatban a széndioxidot mésztejes kezeléssel, a hidrogénszulfidot vas-oxid-aktívszén rétegen történő átvezetéssel távolítják el.

5.11.2.6. Az energiafelhasználás lehetősége

A biogáz energetikai felhasználása lehet:

  • közvetlen elégetés (gáztisztítás nélkül vagy tisztítással) hőhasznosítással,

  • gázmotorok üzemeltetése, elektromos energia és hőenergia együttes hasznosítása.

A reaktoros biogáz berendezések –a mezofil eljárások és a korszerű hőszigetelési megoldások kifejlesztéséig – főleg a melegebb éghajlatú országokban terjedtek el (Kína, India)

A reaktoros biogáz energiafelhasználása során a következő gyakorlati problémák merülnek fel:

  • a berendezés működése folyamatos, a hőszükséglet szakaszos,

  • a téli, hűvösebb időszakban a reaktor fűtése is energiát igényel.

Ezeket az alkalmazási feltételeket egy adott telepítés esetén külön-külön meg kell vizsgálni.

A korszerű energiahatékonysági fejlesztések eredményeképpena biogáz energetikai hatásfoka javult és számos nyugat európai eredményről lehet ma már hírt kapni. A hazai alkalmazás kérdéseinél az energiatermelés gazdaságosságát:

  • adott hulladék más technológiával történő ártalmatlanítási költségeivel szemben,

  • az ökológiai elemzés teljes ciklusában lehet csak értékelni.

A kinyert biogáz és a maradékanyag hasznosítási lehetőségeit szemlélteti az 5.87. ábra.

5-87. ábra - A kinyert biogáz és a kierjedt anyag hasznosításának lehetőségei

A kinyert biogáz és a kierjedt anyag hasznosításának lehetőségei


5.11.2.7. Néhány jellemző technológia bemutatása

A háztartási hulladékok és szennyvíziszap kezelésére egy félszáraz termofil biogáz termelő technológiát dolgozott ki az amerikai Dynatech Corporation. Ennek a technológiai vázlata a 5.88. ábrán látható. A jelenleg működő két kísérleti berendezés 2 illetve 100 t hulladékot képes feldolgozni, az utóbbi 1 t hulladékból 85 m3 biogázt állít elő.

5-88. ábra - Dynatech Corporation (USA) háztartási szemétből biogáz fejlesztésére kidolgozott technolóiája

Dynatech Corporation (USA) háztartási szemétből biogáz fejlesztésére kidolgozott technolóiája


1. bunker; 2. aprító; 3. szennyvíziszap-akna; 4. mágneses vaskiválasztó; 5. őrlő; 6. keverőcsiga; 7. hőcserélő; 8. reaktor; 9. kondenzor; 10. abszorber; 11. kompresszor; 12. iszap-kondicionáló; 13. iszapsűrítő; 14. iszap-víztelenítő; 15. iszaplepény-tároló; 16. recirkuláló víz vezetéke

Hazánkban a GATE-VITUKI-MÉLYÉPTERV állattartási hígtrágyákra alapozva Szécsényben, illetve Dömsödön tervezett és helyezett üzembe biogáz telepeket, az előző még működik, technológiai vázlatát az 5.89. ábra szemlélteti.

5-89. ábra - Mezőgazdasági nagyüzemben alkalmazható biogáz-előállítás

Mezőgazdasági nagyüzemben alkalmazható biogáz-előállítás


1. állattartó telep; 2. átemelő akna; 3. bálabontó; 4. adagoló csiga; 5. keverőcsiga; 6. homogenizáló tartály; 7. erjesztő reaktorok; 8. gáztartály; 9. fázisbontó; 10. gázmotor; 11. generátor; 12. keringető-keverőszivattyú; 13. adagolószivattyú; 14. műtrágya-adagolás; 15. hőcserélő; 16. komposztérlelés; 17. komposzt átkeverése

Az 5.90. ábrán bemutatjuk a biogáz termelésre alapozott komplex energetikai modellt, amelyet a vidékfejlesztés céljára dolgoztak ki hazai szakembereink és konkrét adaptálása már folyamatban van.

5-90. ábra - Települések energiaellátásának optimális kielégítése (logikai modell)

Települések energiaellátásának optimális kielégítése (logikai modell)


5.11.3. Fémkinyerés mikrobiológiai úton

Az egyre kisebb fémtartalmú és egyre nehezebben hozzáférhető fémkészletek feldolgozása a hagyományos kémiai módszerekkel nem minden esetben gazdaságos és csak mikrobiológiai úton oldható meg.

Az eljárás két lényeges megvalósítási formában:

  • baktériumos kilúgozódással,

  • bioszorpcióval valósítható meg.

A baktériumos (indirekt vagy direkt) kilúgozódás során híg oldatok redoxpoetnciál változásával az adott fémet oldhatatlan vegyületéből (pl. szulfidjaiból ) oldhatóvá teszik, majd hagyományos eljárással (cementálás, elektrolízis) fémformában kinyerik.

Így feldolgozhatók például :

  • ércbányászat során visszamaradt kis fémtartalmú ásványok, meddők,

  • ércdúsítási zagyok, vörösiszapok,

  • erőművi pernyék, szállóporok,

  • páclevek, galvánfürdők, iszapok stb.

A bioszorpciós eljárás lényege, hogy egyes mikrobák sejtjei fiziko-kémiai erőkkel vonzzák adott vizes oldatok fémionjait. Az eljárás már a gyakorlatban is alkalmazott:

  • fémtartalmú szennyvizek, hulladékok méregtelenítésére,

  • értékes és ritka fémek kinyerésére

A mikrobiológai eljárások ma már a biotechnológia egy gyakorlati hasznosítási területét jentik, újabb és újabb kutatási eredményeikkel.

5.11.4. Enzimes fermentáció

A fehérjék, zsírok és más komplex szerves anyagok lebontására is kidolgozott enzimes eljárásokat a hulladékfeldolgozás területén még viszonylag szűk körben alkalmazzák, azonban a gyakorlati alkalmazás érdekében igen komoly fejlesztő munka is folyik.

Az eljárásnál a mikroszervezetek által termelt enzimek mint biokatalizátorok végzik az anyag átalakítását. Ily módon főként a hulladék cellulóztartalma, vagy az egyszerűbb szénhidrátokká bontott cellulózanyagok, cukrok alakíthatók etanollá vagy más szerves vegyipari alapanyaggá.

A hulladékban levő cellulóz enzimes feldolgozására, illetve etanol előállítására alkalmazott eljárás rendszerint három szakaszra különül el:

  • a cellulóz hidrolízise cukortartalmú masszává,

  • a cukrok fermentációja,

  • az etanol koncentrálása desztillációval.

A cellulóz hidrolízisére savas bontást alkalmaznak. Az enzimes fermentációs eljárások felhasználásával elsődlegesen állati táplálkozásra szolgáló egysejt-fehérje állítható elő. A módszerek széles körű gyakorlati alkalmazásra még nem kiforrottak.

Hulladékkezelési szempontból az enzimes fermentáció elsődlegesen a mezőgazdasági és élelmiszeripari, valamint a papírhulladékok hasznosításában jelent, ez ideig nagyrészt kiaknázatlan lehetőségeket.