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]