Tiszta oxigén adagolás és szabályozása a szennyvíztisztításban Fazekas Bence - Kárpáti Árpád – Reich Károly Pannon Egyetem, Veszprém 2010
A fajlagos szaporodási sebesség [μ] és a rendelkezésre álló tápanyag koncentrációja közötti összefüggés Szerves anyag, O2
NH4-N, -PO4- nem limitáló,
Az oxigén tekintetében a féltelítési állandó 0,2-0,3 mg/l, fölötte maximális szaporodási sebességet biztosít. Az oxigénigény meghatározója így a szerves tápanyag ellátottság. Max. fajl. szaporodás 10 kg MO/kg MO x day fölött is lehet. 1 kg iszaptömeg ekkor mintegy 0,9 kg BOI5 –ből keletkezhet, (9 kg BOI5 kell a 10 kg MO keletkezéséhez). Térfogati teljesítményhez szorozni kell az iszapkoncentrációval. 5 kg MLSS/m3 értéknél ez 45 kg BOI5/m3xd érték. Ezzel szemben a gyakorlatban ez 1kg BOI5/m3xd (szerves tápanyag limitáció).
A gyakorlatban elképzelhető szaporodási sebesség csak 0,25-0,35 kg biomassza/kg biomassza x d. Ez felel meg a jól ismert 3-4 napos iszapkornak. Nitrifikáció csak 0,1 kg biomassza/kg biomassza x d alatti terhelésnél lehetséges. + denitrifikációhoz 0,06-0,07 kg MO/kg MOxd. Ez felel meg a jól ismert 15-17 napos átlagos iszapkornak.
Az eleveniszapos szennyvíztisztítás leegyszerűsített sémája
Szennyvíz
anaerob
anoxikus z.
előülepítő
Homok és zsírfogó
oxikus z. utóülepítő
belső iszap recirk.
külső iszap recirk.
Fölösiszap elvétel
MÉRETEZÉS • Méretezés alapjai: – Mikrobiológiai folyamatok, – Terhelési csúcsok, – (iszapkoncentráció, reaktortérfogat, vízhőmérséklet, határérték, technológia, stb.)
A 0,06-0,07 kg MO/kg MO x d fajlagos szaporodás 0,1 kg BOI5/ kg biomassza x d lebontásából adódik. Ez a nitr/denitr egyidejű O2 igényével mintegy 0,15-0,16 kg O2/ kg biomassza x d 5 kg/m3 iszapkoncentrációnál 0,75-0,80 kg O2/m3 x d Megj.: bevitt O2-nek csak kb. ~20 %-a hasznosul.
A fenti érték átlagos a teljes iszaptömegre (mindenütt egyforma X és levegőztetés). X mintegy 60 %-a levegőztetett csak! (ált. anox:oxikus arány) Ezért az O2 bevitel igénye egy napra 1,3 kg O2/m3; a csúcsterheléseknél a másfélszerese 2 kg O2/m3xd. Ez 83,3 mg/l x óra, ami a mai diffuzorokkal teljesíthető). (5 g/l iszapkoncentráció esetén!)
A fenti adatsorból a lev. med. óránkénti levegőigénye (20 %-os O2 hasznosítással és 1,28 kg/m3 lev. sűrűséggel) 1,6 m3/m3xh levegőigény (fúvókapacitás) Ami 4,5 m vízmélységnél ez 7,2 m3 / m2 levegőigény 3 m3/h teljesítményű diffuzorból 2,5 db/m2, 5 m3/h teljesítményűből másfél / m2.
Kérdés, hogy jelenleg tisztítóink működnek-e • ennél nagyobb fajlagos iszapterheléssel, • vagy netán megfelelő iszapterheléssel, de nagyobb iszapkoncentrációval, • és várható-e a jövőben olyan technológiák kiépítése, melyek nagyobb iszapkoncentrációval is működhetnek. Jelenleg az iszapkoncentráció növelésének a korlátja nem a levegővel történő oxigénbevitel szűkössége, hanem az iszap lassú ülepedési sebessége.
Iszapkoncentráció növelésének lehetősége és gyakorlata Hibrid rendszerek Aerob granulált iszap Membrános iszapszeparáció Termofil oxidáció / membrán iszapszeparáció
Membrános iszapszeparáció.
Ózon / ultrahangos kezelés beépítése az eleveniszapos tisztításba, iszaprothasztásba.
Aerob granulált iszap
LEVEGŐZTETÉS • Nem megfelelő fúvókapacitás: – Túllevegőztetés (villamos energia, denitrifikáció, iszapülepedés, stb.) – Alullevegőztetés (vízminőség, szag, korrózió, stb.)
LEVEGŐIGÉNY • Dilemma: – Csúcsigényre méretezzek? (gyakorlat) – Legmelegebb hőmérsékletre méretezzek? (iparban fontos)
• Kérdés: – Mi történik alulterhelt időszakban? – Mikor jöhet a tiszta oxigén
MEGOLDÁS • Túllevegőztetés: – Frekvenciaváltó (min. Hz ↔ igény), – Ciklizálás (kiülepedés), – Kisebb fúvó (beruh. ktg. ↔ megtérülés).
MEGOLDÁS • Alullevegőztetés: – Nagyobb fúvó (diffúzor szám), – Felületi levegőztető (villamos energia), – „Tiszta” oxigén adagolás (verseny).
MEGÉRI/MEGÉRHETI • Technológiai szempontok szerint: – Napi csúcsigények kielégítése, – Termelési, szezonális csúcsok esetén.
• Beruházási és üzemeltetési ktg…
ÖSSZEFOGLALÁS • Referenciákkal rendelkezik. • Alternatív megoldások léteznek. • Speciális alkalmazási terület. • Beruházási/üzemeltetési ktg., egyéb információk együttes ismerete.
Köszönöm a figyelmet!