Ugrás a tartalomhoz

"B" Tételű modul - Fenntartható mezőgazdasági rendszerek és környezettechnológia

Szaktudás Kiadó Ház ZRt. (2008)

Szaktudás Kiadó Ház ZRt. a TÁMOP 4.1.2 pályázat keretein belül

Biológiai szennyvíztisztítás

Biológiai szennyvíztisztítás

A mechanikai tisztítás után a még magas szerves és lebegő anyag tartalmú szennyvizek mesterséges vagy természetes biológiai folyamatok révén történő tisztítása a biológiai szennyvíztisztítás. A mikroorganizmusokban lejátszódó biokémiai reakciókon alapul.

A mikroszervezetek működése alapján megkülönböztetünk - aerob, - anaerob biológiai tisztítást. Ezek a szennyvízben található szervesanyagot használnak fel. Az anaerob módszert energia termelésre, lebontási termékeik kis molekulájú stabil vegyületek(C02, CH4, H2S,NH3). A szerves anyagnak a sejtekbe beépült része ülepítéssel eltávolítható- a rendszerből, mielőtt a megtisztított szennyvíz a befogadó vízfolyásba kerülne. A biológiai tisztítás lehet természetes (szűrőmezős,''esőztető öntözéses, halastavas) és mesterséges (csepegtetőtestes, eleven iszapos)

Aerob eljárások

Eleveniszapos biológiai tisztítás

A mikroorganizmusok pehelyszerű iszapszuszpenzió formájában lebegnek a medencében. A lebontáshoz szükséges O2-t a lebegtető berendezések biztosítják, melyek az iszapot is állandóan áramlásban tartják.

Cél, hogy az eleveniszap rothadásmentes legyen, a pelyhek ne ülepedjenek le. A nagy pelyhekben álló iszap a kedvező.

Csepegtetőtestes szennyvíztisztítás

A fixfilmes rendszerek közé tartozik. A lebontást nagy fajlagos felületű anyagokon kialakított biológiai hártya végzi. E film biológiailag aktív felületén végigcsurgatva a mechanikailag megtisztított szennyvizet a helyhez kötött mikroorganizmusok adszorbeálják az oldott és kolloid anyagokat. A biokémiai folyamat O2 igényét a testen átáramló levegő biztosítja.

Csepegtető testek megjelenési formájuk szerint:

  • Hagyományos töltőanyagú (habsalak, tufa)

  • Műanyag betétes

  • Tárcsás betétek

A szennyvíz BOI5 értéke szerint

  • Kis terhelésű csepegtetőtestek: 150-200 g BOI5/m3d

  • Nagy terhelésű csepegtetőtestek: 750-1100 g BOI5/m3d

  • Igen nagy műanyagtöltésű csepegtetőtestek: 1000-3000 g BOI5/m3d

Forgó-merülő tárcsás biológiai szennyvíztisztítás

A tárcsák felületén képződik a biológiai hártya, és az a tárcsával együtt mozog. A hártya részben a tisztítandó szennyvíz terében, részben a levegő terében tartózkodik.

Előny: egyszerű szerkezet, kis energia és kezelési igény. A tárcsák átmérője 1,5-3 m. Tárcsa anyaga lehet: poliszterol, polietilén, polimetán, polivinilklorid. A tárcsák egymástól 2-2,5 cm távolságra vannak.

Forgó-merülő tárcsás biológiai szennyvíztisztító

Oxidációs-árok

Az eleveniszapos eljárás egyik módosított változata teljes oxidációs módon történik. Általában nyújtott ellipszis, körgyűrű alakú rézsűs földmeder. Szintszabályozóval, bukó- és túlfolyóval van ellátva, a folyadékáramlást vízszintes tengelyű rotor biztosítja, amely levegőbevitelt is végez.

Anaerob rothasztás

Az anaerob rohasztás a fermentációs folyamatok sorozatán keresztül a szerves anyagot átalakítja stabil végtermékekké, amely mellékterméke metán és szén-dioxid. Az anaerob technológiák a szennyvíztisztítási eljárások között az utóbbi időben a fejlett országokban egyre nagyobb teret nyernek. Ennek az okát az alábbiakban foglalhatjuk össze:

  • Az aerob kezelésnél lényegesen kisebb a keletkező iszap mennyisége, így a szennyvízproblémából nem lesz iszapprobléma.

  • Energiafogyasztás helyette energiatermelés biogáz formájában.

  • Az anaerob rothasztás nem kíván mechanikus levegőztetést. Ez a mechanikus levegőztetés az aerob folyamatoknál az egyik legnagyobb költségtényező a rendszer működtetése során.

  • A jól megtervezett anaerob reaktoroknak a tisztítási kapacitása nagyobb, mint az aerob rothasztóké, amely általában kisebb reaktor méreteket igényel, illetve ugyanaz a reaktor méret nagyobb tisztítási kapacitással bír, mintha azt fajlagosan aerob felületekre vetítenénk.

Természetesen hátrányai is vannak

  • Kevésbé elterjedt és ismert technológia

  • Összetett és bonyolult biológiai folyamat

  • Érzékenyebb a toxikus anyagokra

Mezofil tartományba hatékony, ezért sokszor fűteni kell, így az energiamérleg csak magas szerves szennyezettségű (KOI=2000 mg/l) szennyvizek esetén pozitív.

A szennyvíziszap visszatartásának technikája alapján az anaerob folyamatok közül 2 alapfolyamatot tudunk elkülöníteni: Az egyik eljárás, ahol ún. "fix filmes" folyamatokban anaerob organizmusok szilárd tartóanyagon bontják le a szennyvíziszap szervesanyag tartalmát. Ez a szilárd tartóanyag lehet homokszerű, fluid ágyakban alkalmazva, vagy őrölt kőszerű makroszkopikus méretekben, illetve mesterséges tartóanyagok is lehetnek. A másik eljárás az anaerob rothasztás során a gravitációs ülepítők alkalmazása. Ezek a gravitációs ülepítők lehetnek a reaktoron belül, vagy a reaktortesten kívüli elhelyezésben. A belső ülepítőmegoldást alkalmazzák a felfelé áramoltatott anaerob iszapkezelőkben

A folyamat első részében, ahol főleg fakultatív baktériumok vesznek részt, a biomassza legnagyobb részét kitevő fehérjék, szénhidrátok és zsírok enzimatikus úton, hidrolízis során kisebb vegyületekre, aminosavakra, zsírsavakra, glicerinre és monoszacharidokra hasítódnak. A második fázis a savképződés, ahol főleg anaerob baktériumok dominálnak a folyamatban. Az acidogenézisben az előző fázis termékeiből főleg alkoholok és savak képződnek. Mivel ebben a folyamatban elsősorban savképző baktériumok (esherichia, pseudomonas, clostridium, bacilus) vesznek részt a folyamat pH csökkenésével jár együtt. A harmadik részfolyamatban a magasabb rendű zsírsavakból oxidáció révén ecetsav, szén-dioxid és hidrogén keletkezik. A befejező részfolyamatban az b -oxidáció amikor a metánképző baktériumok a metánt és szén-dioxidot állítanak elő. A folyamatban keletkező gáz általában 50 70 % metán és 30 -50 % szén-dioxidot és vízgőzt tartalmaz. A reaktor típusától függően általában a szerves hatóanyag 1 grammjából kb. fél liter biogáz képződik. A biogáz képződés szempontjából a leghatékonyabbak a zsírok, majd a fehérjék és a szénhidrátok.

Anaerob rothasztás beindulását 0 oC körül lehet megfigyelni, azonban ez a hőmérséklettel rohamosan növekszik és relatív maximumot két hőmérséklet tartományban ér el 30-37 oC körül, ez az optimuma a mezofil organizmusoknak, míg a meleg kedvelő termofil metanogén aktivitás 55 oC körüli hőmérsékleti csúcsnál mutat maximumot.