Az eleveniszapos szennyvíztisztító rendszerek

Hazánk kontinentális éghajlatán a téli hőmérséklet kedvezőtlenül hat a nitrifikáció folyamatára, ezért a kommunális szennyvíztisztításban egyértelműen az eleveniszapos rendszerek terjedtek el nagyvárosainkban. A jelenleg érvényben lévő rendelet (28/2004 KvVM rendelet) kibocsátási határértékeit ugyanis ezzel a technológiai rendszerrel lehet leginkább biztosítani. Az előülepített szennyvíz biológiai tisztítására, a folyótestektől eltanulva, dolgozták ki az eleveniszapos eljárást. Az eleveniszap a mikroorganizmusok szuszpenziója. Az „eleven” kifejezés abból származik, hogy az iszap nagy része szervesanyag-lebontásra képes aktív baktérium és egyéb elő szervezet (Czakó & Miháltz, 1993).

Az eleveniszapos szennyvíztisztító rendszerek biológiai medencéi leggyakrabban az úgynevezett A2O sémában anaerob, anoxikus és aerob reaktorokból állnak. A folyamat kialakítását a 2. ábra szemlélteti. Az oldott és igen finom lebegő részek a szennyvízből ülepítéssel nem távolíthatók el. Ezeket a természettől eltanulva (folyók öntisztulása) mikrobiális módszerrel előbb lebegő biomasszává alakítjuk, s ezzel a biomasszával vonjuk ki a vízből. A szennyező anyagok (szerves C, N, P, S)

32

biológiai eltávolítása az ilyen rendszereknél mikroorganizmusok segítségével történik.

Az átalakítás segédtápanyaga az oxigén, termékei a széndioxid, szennyvíziszap (C-, H-, O-H-, N-H-, P- tartalommal)H-, nitrogén (elemi nitrogénH-, esetleg nitrát) és szulfát. A folyamat jelentős iszaptermeléssel jár, amelyet valamilyen módon kezelni kell. Nagyobb települések tisztítójában, napjainkban már több helyen is kiépítették az anaerob rothasztó tornyokat. Az így kezelt iszap rothadásra már kevésbé hajlamos, komposztálással még tovább alakítható értékesíthető termékké. A keletkező biogázzal villamos energia állítható elő, a motor által termelt hőenergiát a telep tudja hasznosítani (Kárpáti 2011).

2. ábra Az eleveniszapos biológia szennyvíztisztítás technológiai sémája

2.6.1. Szerves szennyezők átalakítása

A szerves anyag biológiai átalakítását végző heterotróf mikroorganizmusok a szerves anyag oxidációjával jelentős energiamennyiségre tesznek szert, amellyel a szerves anyag egy részét új sejtanyag termelésre hasznosítják. A folyamat döntően az aerob medencében játszódik le, a biomassza vagy iszaptermelése meglehetősen nagy (Kárpáti 2014).

anaerob anoxikus oxikus reaktorok utóülepíto

belso recirkuláció iszaprecirkuláció

fölösiszap Tisztított

elfolyó Q_be

33

2.6.2. Többlet-nitrogén eltávolítás a szennyvíz tisztító telepen

Az eleveniszapos rendszerekben a biológiailag lebontható nitrogén vegyületek egy része a szennyvíztisztítás során az iszappal mindig eltávolításra kerül, a tisztítást végző heterotróf baktériumok testanyaguk felépítésére használják fel ezt. A tisztítóban a többi nitrogén ammóniává alakul, amit a nitrifikáló autotróf mikroorganizmusoknak kell nitráttá alakítani. A folyamat döntően az aerob medencében zajlik.

Ezt követő denitrifikáció az anoxikus medencetérben a heterotrófok egy fajta respirációja, amely az oldott oxigén helyett a nitrát oxigénjét használja fel elektron akceptorként. A nitrát számos redukciós lépcsőn keresztül végül is nitrogéngázzá (N2) alakul:

NO3-→ NO2- → NO → N2O → N2

Amikor a részecskék összetöredezése, megújulása nem elég gyors, a lassú diffúzió miatt egyenlőtlen oxigén-koncentráció eloszlás alakulhat ki a pelyhekben.

Ezáltal lehetőség adódik a részecskékben anoxikus terek kialakulására, így szimultán denitrifikáció is lehetséges a levegőztetésnél, megfelelő körülmények fennállása esetén.

Nehéz a tisztítás során lejátszódó folyamatokat térben, vagy időben elkülöníteni egymástól, mivel az egyes folyamatokat végző mikroorganizmusok keveréke van jelen a rendszerben mindenütt. Tevékenységük, munkájuk a mindenkori környezet alakulása szerint változik. Napjainkban a szennyvíztisztítással ellátott térségekben a lakosság által kiválasztott nitrogénmennyiségnek 70-80 %-a nitrogénné alakítva a levegőbe kerül, s mint növényi tápanyag veszendőbe megy, kismértékben fokozva a mezőgazdaság műtrágyaigényét (Kárpáti 2014).

2.6.3. A többletfoszfor eltávolítása

A többletfoszfor biológiai eltávolításának lehetősége ugyan már több évtizede ismert, pontos mechanizmusa minden részletében ma sem tisztázott. A többletfoszfor akkumuláló herotróf mikroorganizmusok (PAH) szaporodása az autotróf nitrifikálókéhoz hasonlóan viszonylag lassú. Váltakozó anaerob és aerob (vagy

34

anoxikus) körülmények a szelekciójukat elősegítik. Az aerob fázisban a ciklikus körülmények hatására elszaporodó többletfoszfor eltávolításra alkalmas mikroorganizmusok (úgynevezett poly-P baktériumok) nagy koncentrációban képesek foszfor betárolására a sejtközi állományban poli-foszfát formában. Az anaerob fázisban, vagy ciklusban (anaerob környezetben) ugyanakkor a többletfoszfor felvételére képes mikroorganizmusok a betárolt poli-foszfátot depolimerizálják, oldatba engedik, miközben az ebből nyert energiával az acetátból, illó savakból az aerob polifoszfát betároláshoz hasonlóan, szerves tápanyagot tárolnak be a sejtjeikbe polihidroxi-butirát formájában. A biológiai úton történő foszfor tápanyag eltávolítást a legtöbb telepen kombinálni kell még kémiai kezeléssel is, mivel csak biológiai módszerrel nehéz biztosítani az tisztított szennyvíz befogadóba való vezetésének határértékeit (28/2004 KvVM rendelet). A foszfor eltávolítására Fe (III) - , Al (III) - sókat illetve mészhidrátot használnak fel. Ennél a módszernél a foszforral együtt jelentős mennyiségű szerves anyagot is eltávolítunk a szennyvízből (Kárpáti 2014).

2.6.4. Iszapkezelés

Az eleveniszapos tisztítás során az előülepítőkből származó primer iszapot víztelenítést követően tovább kezelik. Az utóülepítőkből elvett szekunder eleveniszap egy részét az anoxikus medence terébe recirkuláltatják vissza, a fölösiszapot pedig a primer iszappal együtt dolgozzák fel. Nagy regionális telepeken az így előkezelt víztelenített iszapot rothasztó tornyokban vezetik. A rothasztás következményeként csökken az iszap szerves anyag tartalma és a benne lévő patogén szervezetek koncentrációja. Jól működő rothasztóban a szerves anyag lebontási hatásfok 50% körül várható. A rothasztóban keletkező biogázzal villamos energiát termelnek, a keletkező hő helyben hasznosítható. A rothasztott iszap komposztálással a mezőgazdaságban hasznosítható (Kárpáti 2014).

35