Flokkulálás és mikroszűrés összehasonlítása

A flokkulálási és mikroszűrési műveletek eredményeinek összehasonlítása a 28. táblázatban látható.

28. táblázat A 14-es koncentrációs faktor esetén számolt adatok összehasonlítása

1 m³ algaszuszpenzióra

Energetikai becsléseimből jól látszik, hogy a felső határként definiált energiaszintet (25,5 MJ/kg alga) egyik szeparációs kísérletem sem lépte át (51. ábra).

51. ábra Szeparációs kísérletek energetikai értékelő diagramja

126 Az 52. ábrán jelenítem meg az irodalmi áttekintés során összegyűjtött szeparációs műveleteket, azok becsült energiaigényét.

52. ábra Irodalmi áttekintés során összegyűjtött szeparációs módszerek energiajellemzői

Az ábra szerint a keresztáramú membránszűrés, az elektroflokkuláció, a „spiral plate” centrifuga, a bemerülő membránszűrő, a vegyszeres flokkuláció, a habflotálás és a diszpergált levegős flotálás műveletei esnek a kedvező állapotú (energiaigényük kisebb, mint a szeparált biomasszából elméletileg kinyerhető energiamennyiség) energetikai besorolás alá a szóbajöhető lehetőségek közül. Energiabecslésem során, én is hasonló értékeket kaptam.

Az elektroflokkuláció és vegyszeres flokkuláció energiamérlegében nem jelennek meg az egyéb költségek, ami a vegyszerek beszerzését és az utókezelések költségét foglalja magában. A flotáláshoz szükséges adalékanyagok költségének figyelembevétele szintén nagymértékben bonyolítaná az energiastátuszok megállapítását. Az alkalmazott vegyszermennyiségek a kezelendő szuszpenzió minőségétől függően olyan tág intervallumok közt mozognak, hogy egyszerűbb faktorokkal nem vehetőek figyelembe.

127 Az energetikai értékelésünk során érdemes szem előtt tartanunk azt is, hogy milyen koncentrációjú algaszuszpenzió kezelését szeretnénk elvégezni a választott művelettel. A méretnövelés és a kezelendő szuszpenzió koncentrációjának drasztikus csökkenése szükségessé teheti, hogy újból és újból sorra vegyük az egyes szeparációs lehetőségeket, azok energetikai státuszának változását. Például a flotálás esetében egy egyszerű gondolatkísérlettel belátható, hogy amennyiben jóval hígabb szuszpenziót szeretnénk kezelni, nagymértékben (akár nagyságrendekkel) változhat a készülék energetikai besorolása. A flotáló készülék mérete miatt a gázáram-mennyiséget nem csökkenthetjük, ugyanakkor a hígabb szuszpenzió nehezebben képez habot, és az nem is akkora térfogatú és stabilitású, hogy megegyező lenne egy sűrűbb szuszpenzió habjával.

Így csak kisebb mennyiségben tud feldúsulni az alga a habban, hacsak nem használunk több vegyszert, ill. felületaktív anyagot, ami további kérdéseket vet fel. Míg pl. a membránszeparációra gyakorlatilag nincs hatással a kezelendő szuszpenziónak sem az állapota, sem pedig a koncentrációja, azt a megadott paraméterekkel képes sűríteni.

A fent leírtak mellett fontos kérdés a termesztő technológia időbeni üzemeltetése (szakaszos, félfolyamatos, folyamatos) azaz, hogy milyen termesztő rendszerhez szükséges kapcsolnunk a szeparációs műveletet. Az üzemi méretű biomasszatermelés esetében a félfolyamatos, folyamatos üzemű (vagy ahhoz konvergáló) termesztő technológia az előnyös, a biomassza kapacitás maximalizálásának érdekében (szaporodási görbe leg meredekebb szakaszában üzemeltetve a reaktort maximalizálható annak kapacitása). Ez utóbbi szempont szerint is a bemerülő membránszeparációs művelet részesül előnyben.

128

Összefoglalás

A kutatás célja magyarországi éghajlati viszonyok között működő, energetikai célú algatechnológia és az ahoz kapcsolódó szeparációs módszer(ek) kidolgozása.

Dolgozatom irodalmi részében tárgyaltam az algatechnológia előnyeit és hátrányait. Ismertettem a technológia teljes vertikumát, a szeparációs műveletek köré építve azt. Sorra vettem és bemutattam a felhasználható, jelenleg ismert szeparációs technikákat. Dolgozatom kísérleti részében elsősorban a szóbajöhető szeparációs módszereket ismertettem.

Az adott éghajlati viszonyok között megbízhatóan üzemeltethető termesztő rendszert terveztem meg és üzemeltettem az elmúlt években, ami megfelelő mennyiségű és minőségű alapanyagot biztosított a szeparációs kutatásaim elvégzéséhez.

Az újonnan megfigyelt jelenség [amit CO2 fojtás-nak neveztem el (Flow Choke with Carbon Dioxide - FCCD)] vizsgálatait elvégeztem. A vizsgálatokhoz egy alkalmas készüléket (FCCD készülék) terveztem és építettem meg, aminek segítségével a jelenség működési paramétereit optimalizáltam a gyakorlatban való hasznosíthatósághoz.

FCCD kísérleteim során új mérési metódust dolgoztam ki, amit relatív részecske-töltöttség megoszlás (RRTM) mérésnek neveztem el. A módszer részecske-töltöttség detektálásán alapul, és új lehetőséget nyújt a mikroalga szuszpenziók ülepedésének számszerűsítésére, ilyen módon segítve a szeparációs paraméterek hatásának megállapítását. Az általam RRTM módszernek nevezett eljárás technikai szempontból újszerű, csakúgy mint az FCCD. A technológia alkalmazhatósága felveti a jövőbeli szabadalmaztatás lehetőségét is.

Vegyszeres flokkulálási kísérleteim révén az optimálisan alkalmazható flokkulálószer keverék komponenseit definiáltam, a keverék vegyszerszükségletét minimalizáltam.

Membránszeparációs kísérleteim eddigi eredményeit kiértékelve megállapítható, hogy a permeátum fluxus értékei alapján a különböző koncentrációjú, összetételű szuszpenziók azonos teljesítménnyel szűrhetők a vizsgált tartományokban.

129 Baerdemaeker és munkatársai (2013) az általam vizsgált algafajhoz hasonló morfológiájú algaszuszpenziójukat 20 l/m²h fluxussal tudták szűrni, míg az általam mért adatok többségében magasabbak az értékek: átlagosan 25 l/m²h. A sűrítmény desztillált vizes átmosásával csillapítani tudtam a szűrletfluxus ingadozását, az által, hogy az anyagcsere-termékeket és maradványsókat átmostam a permeátumba, és így nem fejtették ki a membránra szinergizáló hatásukat.

Membránszeparációs kísérleteim során elvégeztem a permeátum termesztésbe történő visszaforgathatóságának vizsgálatát is. Castrillo és munkatársai (2013) egyszeri visszaforgatást vizsgáltak, így eredményesnek mondhatom permeátum alapon történő szaporítási kísérleimet, mivel azok bizonyították a permeátum kétszeri visszaforgathatóságát, 90 %-os felszaporítási hatásfok felett. Amennyiben célunk a tápközeg rendszerbe való visszaforgatása (maradványsók hasznosítása) legnagyobb létjogosultsága ennek a szeparációs műveletnek van.

A habflotálási művelet működési paramétereit definiáltam. Továbbá érdekes és használható jelenséget figyeltem meg, miszerint a hab fázist nem feltétlenül kell átvinni másik térrészbe, mert a beporlasztott gáz hatására az adott geometriában intenzív kiülepedés indul meg.

Kísérleteimnél a vegyszerminimalizálás és az energiaminimalizálás volt a fő cél, mint költség, mint pedig környezetterhelési szempontok miatt. A szeparációra gyors és gazdaságos módszereket dolgoztam ki.

130

Tézisek

1. Az ipari füstgázok és szennyvizek kezelésére megterveztem és kiépítettem az