CELLULÓZTARTALMÚ HULLADÉKOK ÉS SZENNYVÍZISZAP KÖZÖS ROTHASZTÁSA

CELLULÓZTARTALMÚ HULLADÉKOK ÉS SZENNYVÍZISZAP KÖZÖS ROTHASZTÁSA Fővárosi Csatornázási Művek Zrt.

Szalay Gergely technológus mérnök

Észak-pesti Szennyvíztisztító Telep

Kapacitás: Vízgyűjtő terület: Ellátott lakosság:

200 000 m3/nap 190 km2 600 000

Mezofil rothasztók Üzemi hőmérséklet: 37 °C Reaktor térfogat: 2 × 12000 m3 Hidraulikai tartózkodási idő: 20 d Kapacitás: 72 t iszap száraz anyag / nap Terv. szerves anyag terhelés: 2.2 kg szerves száraz anyag/m3nap

KO-SZUBSZTRÁT ROTHASZTÁS Hő & Villamos energia

Biogáz

Saját szennyvíziszap Kogenerációs kiserőművek (Gázmotorok)

Beszállított szerves hulladék

Mezofil anaerob fermentáció

Kirothasztott iszap víztelenítés

KO-SZUBSZTRÁT ROTHASZTÁS „Ko-szubsztrát rothasztás” vagy „együtt rothasztás” során szabad kapacitással rendelkező szennyvíztelepi rothasztókba energiában gazdag szerves hulladékokat fogadunk. Alap szubsztrát és ko-szubsztrát együttes rothasztása történik, amely magasabb biogáztermelési hozamot eredményez a jobb mikro- és makroelem ellátottság következtében. Alap szubsztrát a rothasztó fő beviteli anyaga – szennyvíziszap (mezőgazdasári rothasztó: hígtrágya) biztosítja az alapvető tápanyagokat (N, P) és mikroelemeket (Ca, Fe, Mg, Mn, Co,…) Ko-szubsztrát különféle szerves hulladék anyagok: - könnyen biodegradálható fehérjék, zsírok, olajok, ecetsav, metanol, anaerob fermentáció köztes termékei - nehezen biodegradálható cellulóz, hemicellulóz, lignin gyakori előkezelési igény a szivattyúzhatóság érdekében konzisztencia: folyékony, félfolyékony, szilárd, szilárd részekkel kevert, tisztaság: inert anyag tartalom (csomagolás, fémtartalom – sörösdoboz,...)

ROTHASZTÓK ÜZEMÉNEK ELLENŐRZÉSE

Technológiai paraméterek

Hidraulikus tartózkodási idő ( nap )

Klasszikus paraméterek

Biogáz összetétel

pH

Metán (v % )

Összes illósav (mint mg/l CH3COOH )

Szén-dioxid (v % ) Hidrogén (v % )

Szerves anyag terhelés (Kg szerves szárazanyag/m3 nap)

Szerves anyag lebontás (%)

Lúgosság (mint mg CaCO3 / l) Összes illósav és lúgosság arány száma Illó savak összetétele (Ecetsav, Propionsav, Kapronsav stb. )

Enzimaktivitás mérések

Dehidrogenáz

Celluláz

Oxigén (v % ) Proteáz Nitrogén (v % ) Kén-hidrogén ( ppm )

Sziloxánok (ppm)

Lipáz

ÜZEMELLENŐRZÉS AZ ÉSZAK-PESTI SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEPEN

Enzimaktivitás mérések Enzimaktivitás méréssel a rothasztóban lejátszódó hidrolízis folyamata jellemezhető. Az Észak-pesti szennyvíztisztító telepen az üzemellenőrzéshez a dehidrogenáz és a celluláz enzimaktivitás méréseket alkalmazzuk. •Dehidrogenáz enzim aktivitás: - összaktivitást jellemző paraméter •Celluláz enzim aktivitás: - a cellulóz hidrolízisét, bontási aktivitását jellemző paraméter •Proteáz enzim aktivitás: - a proteinek, fehérjék hidrolízisét jellemző paraméter

•Lipáz enzim aktivitás: - a zsírok hidrolízisét jellemző paraméter

ÜZEMELLENŐRZÉS AZ ÉSZAK-PESTI SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEPEN

Dehidrogenáz ezimaktivitás meghatározása -összaktivitást jellemző paraméter, jól jellemzi a mikroorganizmusok által végzett lebontó folyamatok intenzitását. -a dehidrogenázokat TTC segítségével, színreakcióval mutathatjuk ki: A dehidrogenázok a hidrogén átvitelét katalizálják a redukált hidrogén donorról az oxidált állapotú hidrogén akceptor szubsztrátra. A dehidrogenáz aktivitás azon alapszik, hogy az alkalmazott mesterséges hidrogén akceptor, a 2,3,5,-trifenil-tetrazólium klorid (TTC), az enzim által katalizált folyamat eredményeképpen vörös színű, vízben oldhatatlan trifenil-formazánná (TPF) redukálódik, melynek mennyisége a színreakció után spektrofotometriásan mérhető. A formazán vörös színének intenzitását 485 nm-en etanollal szemben mérjük. A rózsaszínű formazán ily módon jelzi a sejtszuszpenziók, tenyészetek, mikrobaközösségek stb. életképességét. Tehát a piros szín megjelenése mikrobiális tevékenységre utal. Toxikus anyagok jelenlétében a dehidrogenáz enzimaktivitás gátolt, ezért a TTC redukciója nem történik meg, vagyis piros szín nem jelenik meg.

ÜZEMELLENŐRZÉS AZ ÉSZAK-PESTI SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEPEN

Celluláz enzimaktivitás meghatározása - a cellulóz hidrolízisét, bontási aktivitását jellemző paraméter. A celluláz enzim katalizálja a cellobióz β-glükozid, vagy a karboximetilcellulóz (CMC) hasonló kötéseinek hasítását. A rothasztóban a celluláz enzimek a cellulóz-származékok bontását végzik. A cellobiáz enzimaktivitása a cellulózszármazékok lebontása során keletkező glükóz képződési sebességgel arányos, amelyet 3,5,-dinitro-szalicilsavval tudunk meghatározni. Mint minden biológiai vizsgálatnál itt is fontos a vizsgált rendszer pH-értéke. Az enzimek, illetve a biológiai rendszerek megfelelő működéséhez, így hiteles vizsgálatához is szükséges a pH-érték 6,5-8,5 tartományban tartása.

SZERVES ANYAG LEBONTÁS AZ ANAEROB RENDSZEREKBEN KOMPLEX SZERVES ANYAG Szénhidrátok

Lipidek

Metánképződés

Zsírsavak, Alkoholok

Aminosavak, Cukrok

KÖZTES TERMÉKEK (C>2; propionát, butirát stb)

Acetogenezis Ecetsavképződés

Savképződés

Hidrolizis

Fehérjék

Hidrogén, széndioxid

Ecetsav

28

72

Forrás: Iowa State University BioE 202 Anaerobic Treatment s

Metán Széndioxid

2014-ben beszállított hulladékok Teljes mennyiség: 76 737 t

Víztelenített szennyvíziszap 20-30% száraz a. 80-85 % szerves száraz a.

Élelmiszeripari folyékony hulladék KOI: 100 000 – 300 000 mg/l

Élelmiszeripari növényi maradvány 30-40% száraz a. 85-90 % szerves száraz a.

Anaerob rothasztók

Anaerob rothasztók

Anaerob rothasztók

Állati hulladék (ATEV) 15- 20% száraz a. 85-90 % szerves száraz a.

csatornatisztításból származó Csatornaiszap

Anaerob rothasztók Csatornaiszap-fogadó állomás

BESZÁLLÍTOTT HULLADÉKOK ELŐKEZELÉSE Víztelenített iszap fogadó állomás

Víztelenített iszap kezelés

Szilárd hulladékok

Folyékony hulladék fogadó állomás

Folyékony hulladékok

Tároló tartály

Dezintegrátor / mancser

Aprítandó folyékony hull.

Állati hulladék fogadó állomás

Állati hulladékok

Anaerob rothasztók

Áram

Hő

VÍZTELENÍTETT ISZAP FOGADÓ ÁLLOMÁS

ÉSZAK-PESTI SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEP FOLYAMATÁBRA VÍZTELENÍTETT ISZAP FOGADÓ

Víztelenített iszap Szilárd hulladék

R Szállító csigák

Fogadó bunker

Anaerob rothasztók

Hőcserélő

Iszap tartály

Iszap szivattyú

Aprító

Hígítás saját kevert iszappal

Cellulóz tartalmú élelmiszeripari hulladékok Gyümölcstörköly - Rauch

Növényi maradvány - Zwack

Cellulóz tartalmú élelmiszeripari hulladékok Rauch gyümölcstörköly kísérleti rothasztása laboratóriumi kisrothasztókban

Fajlagos gázkihozatal ( l/kg száraz anyag) Nemes bodza

Piros ribizli

Vad bodza

238

130

109

Kontroll 1l oltóanyag + 2l rothasztott iszap Nemes bodza 1l oltóanyag + 2l rothasztott iszap + 270g nemes bodza Piros ribizli 1l oltóanyag + 2l rothasztott iszap + 320g piros ribizli Vad bodza 1l oltóanyag + 2l rothasztott iszap + 290g vad bodza

hőm.: 37 ºC, pH: 7,6

Cellulóz tartalmú élelmiszeripari hulladékok Gyümölcstörköly - Rauch Növényi maradvány - Zwack

400 350

Beszállított mennyiség [t]

300

250 200 150 100 50 0

Rauch

Zwack

Total

Enzimaktivitás diagram

2014 Észak-pesti Szennyvíztisztító Telep

mg TPF/g iszap száraz anyag

Dehidrogenáz enzimaktivitás 0,5 0,4

0,3 0,2 0,1 0,0

Reactor 1

Reactor 2

Enzimaktivitás diagram

2014 Észak-pesti Szennyvíztisztító Telep

Celluláz enzimaktivitás mg glükóz/g iszap száraz anyag

10 Reactor 1 8

6

4

2

0

Reactor 2

Enzimaktivitás diagram

2014 Észak-pesti Szennyvíztisztító Telep

Celluláz enzimaktivitás mg glükóz/g iszap száraz anyag

10 Rauch 8

6

4

2

0

Zwack

Total

Reactor 1

Reactor 2

Köszönöm a figyelmet!

Szalay Gergely technológus mérnök [email protected]