HU180967B - Aerob/anaerob szennyvíztisztítási- és iszaprothasztási eljárás - Google Patents

Description

Az ipar állandó fejlődésével és a népesség gyarapodásával párhuzamosan egyre nőnek a szennyvíz-elvezetéssel kapcsolatos problémák is. Bár már kifejlesztettek olyan fizikai, kémiai és biológiai eljárásokat, amelyek segítségével szennyezett vizekből hatékonyan természetes levezető vizekbe ereszthető folyadék állítható elő, csaknem valamennyi jelenleg használt szennyvíztisztítási eljárás, beleértve a derítést, kémiai ki csapást, biológiai szűrést és az aktivált iszap módszert, a vizet szennyező anyagokat iszapnak nevezett koncentrált formába juttatja. Különösen az egyik legnépszerűbb eljárás az aktivált iszap módszer megvalósítása során az illékony szuszpendált szilárd anyagok nettó termelési mérlege (MLVSS) szignifikánsan pozitív, másszóval a sejt szintézis sebessége meghaladja a sejt-pusztulás sebességét. Ezért az iszap mennyisége állandóan nő, és az aktivált iszap feleslegét folyamatosan vagy időről-időre el kell távolítani.

Miután a feldolgozást igénylő szennyvizek térfogata állandóan nő, különösen az egyre szigorúbb környezetvédelmi szabályok miatt, arányosan nő a fent említett szennyvízkezelési eljárásokkal létrehozott szennyvíz iszap mennyisége is. Nyilvánvaló, hogy nagy szükség van tehát olyan eljárásra, amelynek segítségével ettől az iszaptól könnyen és gazdaságosan megszabadulhatunk anélkül, hogy tovább szennyeznénk az ekoszférát. Jóllehet sok energiát fektettek és fektetnek iszapfeldolgozási eljárások kifejlesztésébe illetve a már létező eljárások finomításába, még mindig nagy szükség van jobb és hatékonyabb iszapfeldolgozási rendszerekre.

Valamennyi iszapfeldolgozási eljárás alapcélja, hogy gazdaságosan és hatékonyan csökkentsék és 5 stabilizálják az iszapban levő szilárd anyagokat. Ezen felül, az iszapfeldolgozással kívánatosán olyan végtermékhez kell jutnunk, amely teljesen alkalmas a végső elvezetésre anélkül, hogy további fizikai vagy kémiai kezelésre lenne szükség. A mindennapi gya¹⁰ korlatban az iszap eltávolítását rendszerint az óceánokba való öntéssel, elégetéssel, földfeltöltéssel vagy szétterítéssel oldják meg. Sok esetben a talaj feltöltést használják, elsősorban minimális hosszú távú környezeti hatásai miatt. Az iszap elterítése rend¹⁵ kívül előnyös lehet ugyan a talajjavítás szempontjából, csak akkor használható végső iszapelvezetési módszerként, hajói pasztörizált végterméket szolgáltat, úgy, hogy a patogén mikroorganizmusok koncentrációja az iszapban kellően alacsony ahhoz, 20 hogy ne kelljen tartani az egészséget károsító hatástű az iszap elvezetésével kapcsolatban.

Szokásosan a szennyvíziszap feldolgozására három különböző eljárás-típus ismert, nevezetesen az oxidációs medencék, anaerob rothasztás és aerob rőt ²⁵ hasztás.

Az oxidációs medencék általában viszonylag sekély, a földbe vájt medencék formájában kerülnek kialakításra, amelyek a föld felszíne fölé is kinyúlnak és a végső elvezetés előtt visszatartják a szenny30 vizet. Ezekben a medencékben a szerves anyagok biológiai oxidációja úgy történik, hogy a környező levegőből természetes úton vagy gyorsítottan, mesterségesen oxigént juttatunk a vízbe. A bio-oxidációs folyamat során a szennyvízben levő szilárd anyagok biológiailag bizonyos mértékig leépülnek és végül leülepednek a medence aljára, ahol anaerobbá válhatnak és tovább stabilizálhatók. A medencét időről időre kiszárítják és a leülepedett iszapot kikotorják, hogy visszaállítsák a medence eredeti térfogatát, és igy újabb szennyvíz befogadására tegyék alkalmassá. Az iszapot például talaj felt öltésre használják fel. Az oxidációs medencék tehát funkcionálisan egyszerű szennyvíz és iszap feldolgozó rendszert jelentenek. Alkalmazásuk azonban erősen korlátozott, mert kiépítésükhöz nagykiteijedésű területre van szükség. Ezen felül, ez a kezelési és elvezetési eljárás nem csökkenti jelentősen az iszapban levő kórokozók mennyiségét.

Az anaerob rothasztás általában a leggyakrabban használt eljárás olyan koncentrált szerves szilárd anyagok stabilizálására, amelyek ülepítő tartályokból, biológiai szűrőkből és aktivált iszapüzemekből kerülnek ki. A mindennapi gyakorlatban az iszap feleslegét nagy kupola-szerűen kiképzett emésztőkben gyűjtik össze, ahol anaerob módon 20-30 napig emésztik. A módszer elterjedtségének az az oka, hogy segítségével nagy térfogatú híg szerves iszapok stabilizálhatók, kevés biológiai szilárd anyagot (biomassza) termel, viszonylag könnyen vízteleníthető iszapot eredményez és metángáz keletkezéséhez vezet. Ezen felül, több helyen leírták, hogy az anaerob rothasztás pasztörizált iszapot eredményez. Bár az anaerob rothasztásnak ez a pasztörizáló képessége kérdéses, az anaerob rothasztást a gyakorlatban elterjedten alkalmazzák, mert a szilárd anyagokat megfelelően stabil formába bontja le, amely talajfeltöltésre használható fel anélkül, hogy további nehézséget okozna. Az anaerob rothasztást rendszerint nagy tartályokban végzik, amelyeket többé-kevésbé alaposan kevernek vagy mechanikai úton vagy a komprimált rothasztó gáz visszavezetésével. A keverés jelentősen növeli az iszapstabilizálási reakció sebességét, mert növeli azt az aktív zónát, amelyben a bomlás lejátszódik.

Mint már említettük, az anaerob rothasztást általában 20-30 nap nagyságrendű, tehát hosszú tartózkodási idők mellett hajtják végre anélkül, hogy hőt táplálnának a rendszerbe. A technika állása szerint a mezofíl zóna felmelegítése 30-40 °C-ra kedvezően körülbelül 12—20 napra csökkenti a szükséges tartózkodási időt. A kezelés időnek ez a csökkenése annak a következménye, hogy a rothasztásért felelős mikroorganizmusok aktivitását erősen befolyásolja a hőmérséklet, és a 30-40 °C-os hőmérséklet tartományban az erősen aktív mezőül mikroorganizmusok a domináns törzsek, amelyek részt vesznek az iszap rothasztásában. A mezofíl rothasztás számára legkedvezőbb hőmérséklet körülbelül 35-38 °C, és a megfelelő minimális tartózkodási idők a 12-15 nap tartományba esnek. A hőmérséklet emelése 35 °C-ig növeli a rothasztást és rövidebb tartózkodási időket engedhet meg, de a rendszer működési stabilitása kárára; míg 35 °C alatti hőmérsékleten a tartózkodási időnek túl hosszúnak kell lennie.

Amint már említettük, az anaerob rothasztás során metángáz képződik, amelyet általában fűtőegységekben égetnek el, hogy ezÁtal pótolják az emelt hőmérsékleten működő anaerob rothasztórendszer hőveszteségeit. Azonban az évszakokkal járó hőmérsékletváltozások és a szóban forgó iszap szilárdanyag-tartalmának mennyiségi fluktuációi jelentős hatással vannak a metángáz termelésére és a rothasztó zóna kívánt hőmérsékletének fenntartásához szükséges hőmennyiségre. Következésképpen, ha egész éven át emelt hőmérsékletet kívánnak fenntartani az anaerob rothasztási zónában, az iszaprothasztó rendszernek általában alapvető eleme a segédhőforrás.

Miután az anaerob rothasztás és az ehhez kapcsolódóan a metángáz keletkezésének sebességét erősen befolyásolja a kezelésnek alávetett iszap szuszpendált szilárdanyag-tartalma és a rothasztási zóna hőmérséklete, általában kívánatos, hogy a lehető legtöményebb iszapot adjuk az emésztőbe, és így minimalizáljuk a hőveszteségeket, amelyeket az anaerob rothasztóbál kivezetett stabilizált iszap okoz, és egyidejűleg maximáljuk a metán termelését az emésztőben. Azonban még ilyen feltételek mellett is nehéz gazdaságosan fenntartani az anaerob rothasztási zónában az emelt hőmérsékletet, különösen a téli hónapokban. Tovább, már viszonylag kis hőmérséklet fluktuációk az anaerob rothasztási zónán belül aránytalanul súlyosan megbontják a folyamat egyensúlyát és az emésztő tartalmának megsavanyodásához vezetnek, amint ez jól ismert.

Az anaerob iszaprothasztási eljárásban az iszap szilárdanyag-tartalma lényegében három elkülönülő, egymást követő kezelési fázison megy keresztül: először, szolubilizálási szakasz; másodszor, intenzív savas szakasz (acidifikáció) és végül intenzív rothasztási és stabilizálási szakasz (gázosítás). Mindegyik lépést különféle intermedierek és végtermékek keletkezése jellemzi a rothasztási zónában. Normál működési feltételek között mindhárom szakasz párhuzamosan jelentkezik. A végső gázosítási szakaszban elsődlegesen képződő gázok a metán és a széndioxid, amelyek együttesen a fejlődő gáz több mint 95%-át alkotják, míg ezen belül a metán részaránya 65-70%. A metángáz termelése az anaerob rothasztási zónában igen sokfajta vegyület számos független biokémiai reakciójának eredménye, amelyek rendszerint integráltan lépnek fel. A komplex szerves anyagokat számos úgynevezett savképző baktérium illékony savakká és alkoholokká alakítja anélkül, hogy metán keletkeznék. Ezeket a termékeket azután másfajta baktériumok, amelyek metán-savképző baktériumokként ismertek, alakítják metánná.

Az anaerob rothasztás során használt savképző baktériumok igen ellenállóak és kevéssé érzékenyek a környezetükben végbemenő változásokra. A metánképző baktériumok ezzel szemben anaerob körülményeket kívánnak meg és rendkívül érzékenyek a környezetükben lezajló változásokra. Ilyen okokból oxigénnek nem szabad jelen lennie az anaerob rothasztási zónában. A levegő esetleges bejutása az emésztőbe hátrányosan hat a metánképződésre, ezen felül a robbanásveszélyes metángáz és oxigén elkeveredése folytán potenciálisan veszélyes helyzetet teremt Ezenkívül a metánképző baktériumok

-2180967 érzékenyek olyan eljárási körülményekre, mint a pH változásai, és detergensek, ammónia és szulfidok jelenléte. Ebből a szempontból különösen fontos az anaerob rothasztási zóna hőmérsékletének stabilitása. A rothasztási folyamathoz szükséges metánképző baktériumok igen érzékenyen reagálnak a hőmérséklet változásaira, ami csökkenti aktivitásukat és életképességüket, és ezen keresztül azt eredményezik, hogy a savképző baktériumok viszonylag túl nagy mennyiségben lesznek jelen. Ez viszont ahhoz vezet, hogy nem megfelelően stabilizált iszapot kapunk, amely alkalmatlan arra, hogy további kezelés nélkül talajfeltöltésre használjuk vagy hasonló elvezetési módszerekkel hasznosítsuk. Ezen felü ezek a metánképző baktériumok viszonylag kis sebességgel növekednek, ami hosszú tartózkodási időt tesz szükségessé az anaerob rothasztási zónában még közepes hőmérsékleten is. Lassú növekedésük következtében fennáll annak a veszélye, hogy a metánképző mikroorganizmusok kimosódnak az emésztőbői, ha az iszap tartózkodási idejét a korábban leírt tartózkodási idő alsó határa alá csökkentjük. Miután ily módon az anaerob rothasztási folyamat hosszú tartózkodási időt követel meg a megfelelő metánképző mikroorganizmusok jelenléte érdekében, és az iszap elfolyása a rothasztási zónából általában meglehetősen kis sebességgel történik, az emésztenek rendkívül íiagy tartállyal kell rendelkeznie. Ennek következtében viszont igen nehéz kivitelezni a folyamat magas hőmérsékletű végrehajtását, miután ehhez nagy hőmennyiség bevitelére van szükség és biztosítani kell az emésztő hőmérsékletének megfelelő ellenőrzését. Mint már korábban tárgyaltuk, a technika állása szerint ismert megoldásokban, a fenti meggondolásokból kiindulva, az anaerób rothasztási folyamatban keletkező metánt használták fel az emésztő tüzelőanyagaként, és ily módon érték el, hogy az emésztőben állandó magas hőmérséklet jöjjön létre még extrém nagy külső hőmérsékletingadozások esetében is. A metán ilyen felhasználása hatásosnak bizonyult a folyamat hőenergiarigénye szempontjából.

A korábbi módszerek mellett lehetőség van azonban a biológiailag lebontható iszap aerób rothasztására is. Az ilyen eljárásoknál a gyakorlatban gyakran levegőt használnak oxidálóanyagként, ismeretes, hogy az aerób rothasztás emelt hőmérsékleten gyorsabban játszódik le. Amint a hőmérsékletet 35 °C fölé emeljük, a mezofil mikroorganizmusok száma csökken, míg a termofil formák mennyisége nő. A 45 °C és 75 *C közötti hőmérséklettartományt gyakran termofil-tartományként emlegetik, ahol a termofilemikroorganizmusok dominálnak és ahol a mezofil mikroorganizmusok többsége eltűnik. Efelett a hőmérséklet felett⁵ a termofil mikroorganizmusok mennyisége csökkenésnek indul és 90 °C-on a rendszer lényegében sterillé válik. Az iszap gyorsabb oxidációja következtében a termofil rothasztással a biológiailag degradálható illékony szuszpendált szilárd anyagok teljesebben eltávolítható, mintha ugyanazt az eljárást szobahőmérsékleten hajtanánk végre. Stabilabb maradékot kapunk, amelyet minden nehézség nélkül elvezethetünk. Azt is megállapították, hogy a termofil rothasztással hatékonyan csökkenthető az iszapban levő patogén baktériumok mennyisége, esetleg ezek teljesen eltávolíthatók, így elkerülhető, hogy az iszap elvezetése után az egészséget veszélyeztető körülményeket teremtsen.

Ha a folyamatot úgy hajtjuk végre, hogy egy emésztőtartályban levegőt áramoltatunk keresztül az iszapon, majd a levegőt közvetlenül a környező atmoszférába vezetjük, az iszap hővesztesége igen jelentős lehet. Ennek következtében a levegő felhasználásával végzett aerób rothasztás rendszerint mezofil mikroorganizmusokkal történő rothasztást jelent. Levegővel működő rendszereket általában nem hasz nálnak termofil rothasztás céljára, kivéve azt az esetet, ha jelentős hőmennyiség áll rendelkezésre ahhoz, hogy az emésztőben az iszap hőmérsékletét termofü-tartományban tartsuk. Ilyen helyzet á!l';r elő például, ha az iszaprothasztó rendszert egy erőmű követlen közelében állítjuk fel, ahol iger nagy hőmennyiségek mennek veszendőbe, amely-’' lényegében szabadon rendelkezésre állnak az rz.·,.-.rothasztó rendszerbe. történő felhasználásra. A levegő csupán 21% oxigént tartalmaz és oxigéntartalmának csak 5-10%-a oldódik. Ennek következtében igen nagy mennyiségű levegőt kell felhasználni ahhoz, hogy a szükséges mennyiségű oxigénhez jussunk, és az elhasznált levegő érzékelhető hőmenynyisége és az a látens hő, amely az elhasznált levegő vízgőzzel való telítéséhez szükséges, igen jelentős. E hőveszteségek következtében a levegővel végzett rothasztási eljárások során az autotermáiis hőhatások általában kisebbek és rendkívül nagy külső hőközlésre van szükség ahhoz, hogy a hőmérsékletet megfelelő szinten tartsuk.

Ismeretes, hogy az aerób rothasztás hő veszteségeit nagymértékben csökkenthetjük, ha levegő helyett oxigénben dúsított gázt használunk. Ebben az esetben a betáplálandó és az emésztőbő! elvezetett gázmennyiség lényegesen kisebb mint a levegő esetében, miután a nitrogént túlnyomó részben vagy teljesen előzetesen eltávolítottuk. A gáz íeímelegitésére és vízgőzzel történő telítésére fordított hőmennyiség is csökken. A hőveszteség ilyen csökkenése azt jelenti, hogy maga az autotermáiis hő elegendő ahhoz, hogy a hőmérsékletet a környezet hőmérséklete felett tartsa, ennek következtében a rothasztó zóna hatékonyan működhet a termofil hőmérsékleti tartományban, anélkül, hogy külső hőt közölnénk a rendszerrel. Miutín a termofil stabilizáció sokkal gyorsabb mint a mezofil stabilizáció, termofil üzemmód esetén erősen lecsökken a szükséges tartózkodási idő az aerób rothasztási zónában. Ez viszont lehetővé teszi, hogy kisebb medencéket használjunk, ami tovább csökkenti a környezet okozta hőveszteségeket. Az iszap oxidációjának gyorsabb lejátszódása következtében a termofil aerób rothasztással megfelelően nagy, például 80—90%-os lebomlást érhetünk el a kezelt iszap biológiailag lebontható illékony szilárdanyag-tartalmában, viszonylag rövid idő, így 3-10 nap alatt.

Nyilvánvalóan vonzó tulajdonságai mellett a termofil aerób rothasztás számos hátránnyal is rendelkezik az anaerób rothasztással összehasonlítva. Először is, miután a termofil aerób rothasztási folvamat

-3180967 oxidatív jellegű, az eljárás biooxidációs reakciótermékként széndioxidot és vízgőzt tartalmazó gáz keletkezéséhez vezet, amely nem hasznosítható, hanem közvetlenül kiengedésre kerül a környező légkörbe. Az anaerob rothasztással ezzel szemben metángázhoz jutunk, amely a berendezésből elvezetve máshol hasznosítható vagy felhasználható a folyamat energiaszükségletének fedezésére szolgáló fűtőanyagként. Ezenkívül az aerób rothasztási zónában sokkal nagyobb energiaráfordításra van szükség a gázzal átáramoltatott iszap keveréséhez, mint az anaerob rendszerben az emésztő tartalmának keveréséhez.

A találmány tárgya javított iszaprothasztási eljárás kidolgozása.

Röviden, a találmány szerint az iszapot és a levegőztető gázt, amely legalább 20 térfogat % oxigént tartalmaz, egy első rothasztási zónába tápláljuk, és ott az aerob rothasztáshoz megfelelő mennyiségben és sebességgel összekeverjük őket, mialatt az iszap teljes szuszpendált szilárdanyag-tartalmát (MLSS) legalább 20 000 mg/liter értéken, az iszap hőmérsékletét pedig a 35-75 °C tartományban tartjuk az első rothasztási zónában.

A fent leírt aerób rothasztást 4—48 órán át végezzük, hogy részben lebontsuk az iszap biológiailag lebontható szilárdanyag-tartalmát már az első zónában és ezáltal már ebből a zónából részben stabilizált iszap kerüljön ki. Az elvezetett, részlegesen stabilizált iszapot ezután egy fedett második zónában anaerob körülmények között rothasztjuk, mialatt az iszap hőmérsékletét 25-60 ^eC-on tartjuk. A tartózkodási időnek ebben a zónában elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy az iszap biológiailag lebontható szuszpendált szilárdanyag-tartalma az első zónába bevezetett mennyiségnek legfeljebb 40%-a maradjon, és hogy metángáz képződjék. Ezután a tovább stabilizált iszapot és a metángázt elvezetjük a második zónából.

Az „iszap” fogalma alatt a bejelentés egészében olyan szilárd-folyékony elegyet értünk, amely legalább részben biológiailag lebontható szilárd anyagokat tartalmazó szilárd és ehhez kapcsolódó folyadékfázist tartalmaz. Biológiailag lebonthatók azok az anyagok, amelyek élő mikoorganizmus hatására lebontanak. A biológiailag lebontható iszapokat általában biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalmukkal (BVSS) és illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalmukkal (VSS) jellemezhetjük, ahol az utóbbi paraméter a biológiailag lebontható és biológiailag le nem bontható illékony szuszpendált szilárd anyagokat egyaránt magában foglalja. A „biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyag-tart alom” abban az értelemben, ahogy itt használjuk, lényegében egyenlő a szilárdanyag-tartalomnak azzal a maximális csökkenésével, amelyet az iszap aerób rothasztásavai elérhetünk, az iszapot oxigén tartalmú gázzal környezeti hőmérsékleten, azaz körülbelül 20 °C-on levegőztetve. A szilárdanyag-tartalom maximális csökkenését általában a levegőztetés 30. napja után éljük el. A paraméter meghatározásának leírása megtalálható például a következő irodalmi helyen: „Water Pollution Control”, Eckenfelder, W. W. and Ford, D. L., The Pemberton Press, 1970, 152. oldal. Meghatározva a friss iszap VSS szintjét, majd a VSS szintet 30 napos le4 vegőztetés után, a teljes VSS biológiailag lebontható részét a következőképpen számíthatjuk ki:

VSS (friss) - VSS (30 nap)

VSS (friss)

Az „illékony szuszpendált szilárdany ag-tartalom” fogalma alatt azt az illékony szilárdanyag mennyiséget értjük, amelyet a „Standard Methods fór the Examination of Water and Wastewater”, 13. kiadás (1971), American Public Health Association, American Water Works Association és Water Pollution Control Federation, 535—536. oldal, 224A és 224B mérési alapján határozunk meg. A „stabilizált iszap” kifejezés olyan iszapot jelöl, amely egy rothasztási kezelést követően és annak következtében csökkentett biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalommal rendelkezik.

Az „iszap tartózkodási ideje” azt az átlagos időtartamot jelöli, ameddig az iszap egy adott rothasztási zónában tartózkodik. Kiszámítása a következő képlet alapján történik:

Vd ahol τ = az iszap tartózkodási ideje (nap vagy óra),

Vd = az iszap térfogata a rothasztási zónában és

Q_s = az iszap betáplálásának térfogati áramlási sebessége.

Az „aerób rothasztás” az iszap szilárdanyag-tartalmának aerób mikroorganizmusokkal történő biológiai lebontását jelenti. A rothasztásnak ez a módja megkívánja, hogy az oxigén az iszap folyékony fázisában oldott állapotban legyen jelen, és ennek következtében hozzáférhető legyen az iszapban található mikroorganizmusok számára. Az oldott oxigén mennyiségének és a bevezetés sebességének elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy a biológiai lebontás oxigénszükséglete kielégüljön.

Korábban említést tettünk arról, hogy az iszapot a levegőztető gázt az iszap aerób rothasztásához elegendő mennyiségben és sebességgel összekeverjük. Ez közelebbről jelentheti azt, hogy az iszapot az empirikusan meghatározott fajlagos oxigénfelvételi sebesség (SOUR) legalább 10%-ával egyenértékű oxigénnel kezeljük (a meghatározás a később ismertetésre kerülő módon történik), vagy azt, hogy a levegőztető gáz és az iszap egymáshoz viszonyított mennyiségeit és a levegőztetés sebességét úgy választjuk meg, hogy az illékony szuszpendált szilárd anyagok súlyegységére számítva legalább 0,03 súlyegység oxigén használódjon fel az első rothasztási zónában. De az iszap és a levegőztető gáz mennyiségeit bármely más alkalmas módon is meghatározhatjuk, a lényeg csupán az, hogy az első zónában létrejöjjenek az aerób rothasztáshoz szükséges körülmények.

Ha a fajlagos oxigénfelvételi sebességből akarunk kiindulni, az aerób rothasztáshoz szükséges oxigénezési feltételeket alkalmasan a következő módszer segítségével határozhatjuk meg, amely könnyen kivi-49 felezhető az iszap oxigénszükségletének meghatározására. A kezelni kívánt iszapot kis méretű vizsgálati edényen vezetjük keresztül olyan térfogati áramlási sebességgel, amely elegendő az aerób rothasztási művelethez előre meghatározott iszap tartózkodási idő eléréséhez, ami a jelen találmány keretein belül a 4-48 óra tartományba esik, miközben az iszapot legalább 50 térfogati oxigént tartalmazó levegőztető gázzal tartjuk érintkezésben. A levegőztetést úgy hajtjuk végre, hogy az iszapban az oldott oxigénkoncentráció (D.O.) legalább 2 mg/liter legyen, bármely alkalmas módszerrel meghatározva. A levegőztetés során az iszapot az előre meghatározott hőmérsékleten tartjuk, amely a jelen találmány szerinti aerób rothasztás esetében a 35-75 °C tartományba esik. Az iszap itt leírt kezelését, amelynek során a kívánt, legalább 2 mg/liter D.O. szint elérése érdekében szükségessé válhat az iszap csap-vízzel történő hígítása, addig folytatjuk, amíg egyensúlyi működési feltételeket nem érünk el. Az ehhez szükséges időtartam általában 5-7 nap lehet.

Miután elértük az egyensúlyi működési feltételeket, az iszap egy meghatározott térfogatát kivesszük a vizsgálati edényből, miközben hőmérsékletét a korábbi értéken tartjuk, és gyorsan levegőztetjük, például úgy, hogy az iszapot legalább 50 térfogat % oxigént tartalmazó gázzal intenzív keverés mellett hozzuk érintkezésbe úgy, hogy a levegőztetett iszap D.O. szintjét körülbelül 7,0 mg/literre növeljük. Amikor a D.O. szint 7,0 mg/liter körüli értéket ért el, a minta levegőztetését beszüntetjük. Ezután a D.O. szint bekövetkező csökkenése során, amikor a D.O. érték a levegőztetés beszüntetésekor fennálló 7,0 mg/literről gyakorlatilag elhanyagolható értékre csökken, méljük azt az időt, amely ahhoz szükséges, hogy a D.O. érték 6,0 mg/literről 1,5 mg/literre csökkenjen. A kivett minta oxigén felvételi sebességét (OUR) ezután úgy határozzuk meg, hogy a mért periódus alatt bekövetkező D.O. szint csökkenést (4,5 mg/liter) elosztjuk azzal az idővel, amely szükséges volt ahhoz, hogy a D.O. szint 6,0 mg/literről 1,5 mg/literre csökkenjen. A kapott OUR értékből a fajlagos oxigénfelvételi sebességet (SOUR) úgy számítjuk ki, hogy elosztjuk a mg/liter/időegységben kifejezett OUR értéket a minta mg/liter-ben kifejezett szilárdanyag koncentrációjával. Az így kiszámított SOUR érték mértékegysége mg oxigén/idő/mg szilárd anyag.

A fenti számítás alapján meghatározható a találmány szerinti eljárás során az aerób rothasztási lépésben az oxigéntartalmú levegőztető gázból az iszapba történő oxigéntranszport mennyisége és sebessége. Annak érdekében, hogy kielégíthessük az aerób rothasztással kezelni kívánt iszap oxigénigényét, azaz hogy az aerób rothasztási lépés során kellőképpen stabilizáljuk az iszapot a következő anaerob lépést megelőzően, az első zónában az iszap oxigénezését olyan sebességgel kell végrehajtani, amely az empirikusan számított SOUR érték legalább 10%-ának felel meg. Előnyösebb azonban, ha az iszap oxigénezését az empirikusan számított SOUR érték legalább 50%-ának megfelelő sebességgel végezzük.

Egy alternatív módszer szerint abból indulhatunk ki, hogy meghatározzuk azt az oxigénmennyiséget, amely egy adott iszapban egységnyi mennyiségű illékony szuszpendált szilárdanyag biológiai lebontásához szükséges. A kapott érték alapján az első zónában végrehajtott aerób rothasztás során az iszapot és az oxigént tartalmazó levegőztető gázt olyan arányban keverjük össze és a levegőztetést olyan sebességgel végezzük, amely lehetővé teszi az aerób rothasztás lejátszódását. így például eljárhatunk úgy, hogy 1 súlyegység illékony szilárdanyag-tartalomra 0,03 súlyegység vagy ennél több oxigént számítunk. Az érintkeztetett oxigén és iszap arányának minimális értéke azzal a küszöbértékkel van kapcsolatban, amely ahhoz szükséges, hogy az aerób rothasztás végbemenjen és az első zónát elhagyó iszap már az anaerob rothasztási lépést megelőzően kellő stabilitással rendelkezzen. A gyakorlatban általában célszerű az iszap levegőztetését úgy végezni, hogy lehetővé váljon, hogy 1 súlyegység illékony szuszpendált szilárd anyagra számítva 0,1-0,35 súlyegység oxigén használódjon fel. Ha ilyen feltételek mellett dolgozunk, általában elérhetjük, hogy az első rothasztási zónába bevitt iszap illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalma aerób úton körülbelül 5-20%-kal csökkenjen. Általában ahhoz, hogy a következő, anaerob lépéshez megfelelő, részlegesen stabilizált iszapot állítsunk elő, szükséges, hogy az iszap illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalma legalább 5%-kal csökkenjen. Az iszap legalább ilyen minimális mértékű részleges stabilizálására már csak azért is szükség van, hogy az anaerob rothasztási lépéssel a következő anaerob lépést megfelelően „pufferoljuk” a folyamatban az iszap jellegének megváltozása következtében létrejövő esetleges zavarok ellen. Másrészt az aerob rothasztási zónába betáplált iszap illékony szuszpendált sziiárdanyag-tartalmának csökkentését az első zónában kívánatos legfeljebb 20% értéken tartani, annak érdekében, hogy teljesen kiaknázhassuk az eljárás szinergetikus jellegű előnyeit. Ezeket az előnyöket a későbbiekben részletesen tárgyaljuk, de már most megemlítjük, hogy ezek közé tartozik, hogy a szokásos anaerob rothasztási rendszerekkel összehasonlítva a második, anaerob lépés után kapott metángáz nettó termelése meglepően magas. Az eddig részletezett meggondolások alapján összefoglalva azt mondhatjuk, hogy az első zónában a levegőztető gáz bevezetését és az iszap keverését előnyösen úgy kell megoldani, hogy a levegőztető gáz és az iszap egymáshoz viszonyított mennyisége, illetve a levegőztetés sebessége elegendő legyen ahhoz, hogy az iszapban jelenlevő illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalom súlyegységére vonatkoztatva 0,15-0,25 súlyegység oxigén kerülhessen felhasználásra.

Az „anaerob rothasztás” fogalmát az iszap szilárdanyag-tartalmának levegőtől elzárt körülmények között végrehajtott rothasztásának jelölésére használjuk.

A jelen találmány alapját az a meglepő felismerés képezi, hogy egy a termofil vagy közel termofil hőmérsékleti tartományban működő aerob rothasztási zóna előnyösen integrálható egy az áramlás irányában elhelyezett anaerob rothasztási zónával, annak érdekében, hogy az iszap az egymást követő zónák mindegyikében részlegesen elbomoljon és ezáltal lényegesen jelentősebb javulás érhető el az eljá5

-5180967 rásban, mint azt azoknak a tapasztalatoknak az alapján várhatnánk, amelyeket a lépések egymás után, de külön-külön való végrehajtásával szereztünk.

A szakirodalomban eddig számos ok miatt nem történt javaslat az emelt hőmérsékletű aerob és anaerob rothasztásnak a találmány szerinti kombinálására. Először is, mint már korábban tárgyaltuk, az anaerob rothasztási folyamathoz a szükséges tartály hatalmas méretű, és annak érdekében, hogy a nagyméretű emésztő tartály működését gazdaságossá tegyük, nagy mennyiségű fűtőanyagként használt metán termelésére van szükség. így az anaerob és aerob rothasztás kombinációja nem tűnik kívánatosnak, hiszen a kombinált eljárásnál várhatóan feltétlenül nagyobb tartályra lenne szükség, mint bármelyik folyamatban külön-külön. A kombinációtól csak az aerob és az anaerob folyamat eredményének összegződése várható, megnövekedett berendezési költségek mellett, anélkül, hogy a folyamat hatékonyságának növekedésére lehetne számítani.

Ezenkívül azért sem tűnne kívánatosnak az aerob és anaerob rothasztási· lépés kombinálása, mert várhatóan a kombinált rendszerben nem lenne biztosítható, hogy az aerob rothasztási lépésben az iszap csak részleges rothadást szenvedjen, olyan tartózkodási idők esetében, amelyek kisebbek, mint a szokásos anaerob rendszerek egyedüli működtetése esetében. Mint korábban már részletesen tárgyaltuk, az anaerob emésztőkben hosszú tartózkodási időkre van szükség annak érdekében, hogy kellő mennyiségű metán termelődjék és az iszap megfelelő mértékben stabilizálódjon. Ha az anaerob rothasztás időtartamát a teljes kezeléshez szükséges normál időtartam alá csökkentjük, egy kombinált aerob/anaerob rendszerben, annak érdekében, hogy az anaerob lépéssel csak részleges rothasztást érjünk el, azt várnánk, hogy az anaerob lépés rövid ideje alatt a metánképző baktériumok túlzott mértékben elfogynak, ezek a lassan növő mikroorganizmusok hiányoznak az emésztőt elhagyó iszapból, és ennek következtében a kombinált folyamat nem biztosítja az iszap kellő stabilitását.

Az előző okokon túlmenően a kombinált aerob/anaerob rothasztási rendszer hátrányosnak tűnik a működési stabilitás szempontjából is, mivel az aerob mint az anaerob lépés a folyamatok magas hőmérsékletű végrehajtása során a hőmérséklet pontos szabályozását követeli meg, tehát a két lépés összekapcsolásakor még szigorúbb hőmérséklet kontrollra lenne szükség, tehát megnőne annak a veszélye, hogy a folyamatot a hőmérséklet instabilitása és ingadozása hátrányosan befolyásolná.

Végül a kombinált aerob/anaerob rothasztási rendszer azért is hátrányosnak tűnik, mert potenciálisan fennáll annak a veszélye, hogy az oldott oxigén maradéka az aerob zónából az áramlási irányba eső anaerob zónába kerül. Mint már kitértünk rá, az anaerob zónában jelenlevő metánképző baktériumok szigorúan anaerob jellegűek és rendkívül érzékenyek a környezeti változásokra. Jól ismert tapasztalati tény, hogy ha az anaerob zónába észlelhető mennyiségű oxigén jut, a metán képződéssel lezajló iszap stabilizálódási folyamat károsodást szenved, magával hozza annak a veszélyét, hogy a folyadékból oxigén 6 jut a metántartalmú gázfázisba és robbanó-elegy képződik az emésztőben.

A korábbi várakozással ellentétben meglepő módon azt találtuk, hogy ha egy termofil vagy közel termofil aerob rothasztási zónát és egy ehhez viszonyítva áramlási irányba eső mezofil termofil hőmérsékletű anaerob zónát kombinálunk, és a kombinált rendszert a találmány szerinti módon működtetjük, nem csak könnyen kezelhető és gazdaságos iszapkezelési rendszerhez jutunk, de olyan folyamatot kapunk, amely egyedülálló előnyökkel rendelkezik a technika állása szerint ismert eljárásokhoz viszonyítva, annak következtében, hogy az aerob és anaerob folyamatok meghatározott módon végzett kombinációjakor szinergetikus hatás lép fel. így például a találmány szerinti eljárás olyan termikusán stabil működési feltételeket biztosit az iszaprothasztó berendezés egészében, amelyek nem érhetők el egyik emésztési lépés külön történő végrehajtásával sem. Ezenkívül a találmány szerinti integrált rothasztási eljárás igen stabil iszapot eredményez, annak ellenére, hogy az iszap határozottan rövidebb ideig tartózkodik a rendszerben, mint ami a két lépés esetében szükséges tartózkodási idők összegének megfelel. Ebből a szempontból különösen meglepő az a tapasztalat, hogy ebben a folyamatban az anaerob rothasztási zóna akkor is megfelelő eredményt nyújt, ha a tartózkodási idő lényegesen rövidebb, mint ami elkülönítve szükség lenne az iszap teljes stabilizálásához, másrészt eközben a feldolgozás hatékonysága nem csökken annak ellenére, hogy a korábbi meggondolások alapján ez lenne várható. így például egy kísérleti üzemben, amelyet a találmány szerinti eljárás végrehajtására állítottunk fel megfelelő eredményeket kaptunk, ha az iszap az aerob zónában 24-48 órán át, majd az anaerob zónában csupán 4-5 napig tartózkodott. A korábbi előnyök a találmány szerinti eljárás esetében azzal társulnak, hogy lényegesen kisebb tartályra van szükség, mint a szokásos anaerob rothasztás esetében, mimellett az önállóan üzemeltetett anaerob rothasztási rendszer metántermelő kapacitásának jó része megmarad, mint azt a későbbiekben részletesebben is igazolni fogjuk, így például a találmány szerinti rendszer tartálymérete lecsökkenthető a technika állása szerint ismert anaerob rothasztási eljárásoknál használt tartályok méretének 60%-ig, ugyanakkor metántermelő kapacitása csak 75%-ra, tehát lényegesen kevésbé csökken. A találmány szerinti eljárással tehát lényegesen több metán termelődik, mint amennyire fűtőanyagként szükség van, igy nagyobb metán-tartalmú gázt lehet a rendszerből elvezetni. Végül nem észlelhető az oxigén átjutása az első rothasztási zónából a második zóna gázterébe.

A találmány szerinti eljárással elérhető, a fentiekben részletezett előnyök pontos magyarázatát még nem ismerjük. Valószínűnek tűnik azonban, hogy az, hogy nem kerül át szignifikáns mennyiségű oxigén az első zónából a második zónába, az iszapnak az első rothasztási zónában mutatott meglepően nagy oxigén-feltételével magyarázható, aminek következtében már a második zónába kerülés előtt alaposan és gyorsan kiürítésre kerül az iszap oldott oxigén-tartalma, így nincs arra lehetőség, hogy észlelhető mennyiségű oxigén kerüljön a második zóna gázte-6180967 rébe. Az imponálóan megrövidült tartózkodási idő-szükséglet, különösen az anaerob zónában, valamint az eljárás termikus stabilitása és az eljárással elérhető meglepően nagy metán termelés az iszap és mikroorganizmusok kémiai és biológiai akklimatizálódásának lehet a következménye az aerob rothasztási zónában, ami növeli a következő anaerob lépés hatékonyságát. Nem kívánjuk azonban magunkat szigorú elméleti következtetésekhez kötni, így a fenti tárgyalás csupán lehetséges magyarázatokat tartalmaz, amelyek a találmány szempontjából semmiféle megkötést nem jelentenek.

A következőkben megadjuk a mellékelt ábrák részletezését.

Az 1. ábra a találmány szerinti eljárás egy foganatosítási módjának folyamatábrája. Ennél a változatnál a hőt az első és második rothasztási zónát elhagyó anyagáramból egyaránt visszanyeljük.

A 2. ábra a találmány szerinti eljárás egy másik foganatosítási módjának folyamatábráját mutatja, amelynél az első, fedett zónából távozó, oxigénben elszegényedett gázt a BOD-tartalmú víz kezelésére használjuk fel.

A 3. ábra a találmány szerinti eljárás egy további foganatosítási módjának folyamatábráját mutatja. Az ábrázolt eljárás jellegzetessége, hogy az első és második szennyvíz-kezelési lépésekben kapott iszapokat juttatjuk az iszaprothasztó zónákba.

A 4. ábra az első rothasztási zónába belépő iszapnak azt a hőmérsékletét mutatja, ami ahhoz szükséges, hogy az első zónában a működési hőmérséklet 50 °C legyen, az első zónába beáramló iszap teljes szuszpendált szilárdanyag-tartalma (MLSS) függvényében.

Az 5. ábra a találmány szerinti eljárás egy újabb foganatosítási módjának sematikus folyamatábrája, amelynél a rendszerbe beáramló iszap kisebb részét vezetjük a második rothasztási zónába.

Visszatérve az 1. ábrára, az ott szemléltetett eljárás egy termőül vagy közel termőül aerob első iszaprothasztási lépés és egy azt követő mezőül anaerob iszaprothasztási lépés kombinációja. Az iszap, amely például egy ülepítő tartályból, egy aktivált iszap szennyvíztelep tisztító egységéből vagy egy szivárogtató szűrőből származhat, a 8 útvonalon kerül a rendszerbe. Ezután a 22 és 15 hőkicserélőkben például 30—35 °C hőmérsékletre melegszik mielőtt belépne a 10 első rothasztási zónába, amelynek hőmérséklete 35-75 °C, előnyösen 45-75 °C, ami megfelel a termőül tartománynak. A 8 úton bevezetett, a környezettel megegyező hőmérsékletű iszapot először a 22 hőkicserélőben felmelegítjük, ahol a 20 második rothasztási zónából kikerülő, a 24 úton továbbvezetett stabilizált iszappal ellenáramban haladva indirekt módon veszik el a hőt. Dy módon a hőt visszanyeljük a stabilizált iszapból és a kapott lehűtött stabilizált iszapot a 22 hőkicserélőbői a 25 útvonalon vezetjük el. A hőkicserélőbe a 24 útvonalon belépő stabilizált iszap hőmérséklete előnyösen 35-40 °C úgy, hogy a hőkicseiélőbe a 8 úton bevezetett és a 9 úton eltávozó iszap 28-30 °C-ra melegedjen fel. A részlegesen felmelegített iszap ezután a 9 úton egy újabb, 15 hőkicserélőbe kerül, ahol 30-35 °C-ra melegszik fel. A felmelegítéshez szükséges hőmennyiséget indirekt úton a hőkicserélőbe ellenáramba bevezetett, a 10 első rothasztási zónát a 14 úton elhagyó részlegesen stabilizált iszap szolgáltatja, amely a hőkicserélőt a 16 útvonalon elhagyva a 20 második rothasztási zónába kerül.

Egy másik megoldás szerint a felmelegítéshez szükséges hőt nem a rothasztási zónákat elhagyó termékáramok szolgáltatják, hanem a beáramló iszapot az első rothasztási zóna elérése előtt indirekt hőkicserélőben, alkalmas kívülről bevezetett hűtőközeggel, például gőzzel vagy forró vízzel előmelegítjük. Nyilvánvaló azonban, hogy előnyösebb a hő visszanyerése a meleg rothasztási zónák termékeiből, mert az a módszer hatékonyan szolgálja a hő konzerválását az eljárás során és minimalizálja az eljárás hőenergiaszükségletét. Bár a gyakorlatban az első rothasztási zónába beáramló iszap előmelegítése nem bír komolyabb jelentőséggel, egyes esetekben mégis kívánatos lehet annak érdekében, hogy maximalizáljuk az emelt hőmérsékleten végrehajtott eljárás termikus hatékonyságát. Amint erre később részletesen kitérünk az, hogy kívánatos-e az iszap ilyen előmelegítése, függ a beáramló iszap szilárdanyag-tartalmától, az iszap tartózkodási idejétől az aerob rothasztási zónában és az eljárás egyéb paramétereitől.

A 15 hőkicserélőbői elvezetett továbbmelegített iszapot all útvonalon vezetjük a 10 első rothasztási zónába a levegőztető gázzal együtt, amely a 17 útvonalon kerül bevezetésre. Ez a gáz legalább 20 térfogat % oxigént tartalmaz, előnyös azonban, ha a gáz oxigéntartalma legalább 50% vagy még előnyösebben 80%, annak érdekében, hogy megfelelően nagy hajtóerő keletkezzen a tömegtranszport számára és megfelelően nagy legyen az oxigén feloldódásának sebessége az iszapban az első rothasztási zóna magas hőmérsékletén. A 17 útvonal egy az 1. ábrán nem mutatott oxigéntartalmú gázforráshoz csatlakozik, ami például abban az esetben, ha magas oxigéntartalmú gázzal kívánunk dolgozni, komprimált levegő lehet. A komprimált levegőt termelő egység alkalmasan egy kriogén oxigénfejlesztő vagy egy adiabatikus nyomáscsökkentésen és adszorpciós levegőelkilönítésen alapuló egység. Ezek a berendezések a kereskedelemben elterjedt mindenki számára hozzáférhető eszközök magas oxigén tartalmú gázok előállítására. Mint az ábrán látható, a 17 úton bevezetett oxigén tartalmú levegőztető gázt a 19 fűtőegységgel elő is melegíthetjük annak érdekében, hogy ezzel elősegítjük a 10 zónában a hőmérsékletnek az eljárás által megkívánt értéken tartását. A találmány szerinti eljárás során levegőt vagy más alacsony oxigéntartalmú levegőztető gázt, amelynek oxigéntartalma például 20—50 térfogat % között mozoghat, általában akkor használunk, ha az aerob rothasztási zónában nincs szükség autotermális melegítésre ahhoz, hogy az iszap hőmérsékletét a kívánatos 35—75 °C tartományban tartsuk, azaz olyan esetekben, amikor nagy, fűtésre felhasználható külső hőenergia áll rendelkezésre, amely elegendő a kívánt hőmérséklet fenntartására. Mint már korábban említettük, a levegő (vagy más alacsony oxigéntartalmú levegőztető gázok) okozta hőveszteség igen nagy lehet, így előnyösebb

-7180967 legalább 50 térfogat %, még előnyösebben legalább 80 térfogat % oxigént tartalmazó gázt használunk, hogy ezáltal elősegítsük az iszap autotermális úton történő melegítését az aerob rothasztási zónában és egyidejűleg minimalizáljuk a veszteségként jelentkező oxigénben elszegényedett gáz mennyiségét, amely egyébként hőt vezet el a rendszerből. Előnyös a magas oxigéntartalmú, azaz 50 térfogat % oxigént tartalmazó gáz alkalmazása azért is, hogy növelje az oxigén transzportját a levegőztető gázból az iszapba az aerob rothasztási lépés során és ezzel jelentősen intenzifikálja az aerob rothasztást az alacsony oxigéntartalmú gázzal elérhető eredményekhez viszonyítva. Függetlenül attól, hogy magas vagy alacsony oxigéntartalmú gázzal dolgozunk-e, általában előnyös, ha az aerob rothasztási zónát fedéllel látjuk el és ezáltal az iszap felett gázteret hozunk létre, amelyből az oxigénben elszegényedett gáz elvezethető. Ez az elrendezés lehetőséget nyújt a gázelvezetés kontrollálására, például úgy, hogy egy kis elvezetőszelep köti össze a fedélen keresztül a gázteret a külső légtérrel. Ennek a megoldásnak az az előnye, hogy a le nem fedett zónával működtetett berendezésekkel összehasonlítva, ahol az oxigénben elszegényedett levegőztető gázt szabadon hagyják kiáramolni a környező légtérbe, lényegesen jobb hő visszatartást eredményez az aerob rothasztási zónában. Ezenkívül, ha nagy oxigén tartalmú levegőztető gázt használunk az aerob rothasztási zónában, kívánatos lehet olyan fedéllel befedni a zónát, amely lehetővé teszi, hogy az oxigéntartalmú levegőztető gázt ismét recirkuláljuk az iszapba, például úgy, hogy a felső gáztérből a gázt egy alámentett permetező egységbe vezetjük. Egy másik előnyös megoldás szerint az iszapot recirkuláltatjuk a levegőztető gázhoz viszonyítva, például egy felületi levegőztetőegység segítségével. A levegőztető gáz vagy az iszap recirkulálása lehetővé teszi, hogy az aerob rothasztási lépésben az aerob zónába bevezetett levegőztető gáz oxigéntartalmának nagy százaléka hasznosuljon.

A 10 aerob rothasztási zónában az iszap és a levegőztető gáz összekeveredik. Ha a 10 zónában, amelyet fedéllel láttunk el, nagy oxigéntartalmú levegőztető gázt használunk, az iszap és/vagy a levegőztető gáz recirkulálható. A recirkulálás során a mennyiséget és a sebességet úgy választjuk meg, hogy elegendő legyen az iszapban az aerob rothasztás végrehajtásához, ha az iszap teljes szuszpendált szilárdanyag-tartalma (MLSS) legalább 20 000 mg/liter. Az összekeverést és recirkulálást alkalmasan a 12 eszközzel érjük el, amely egy az iszapba merített turbinás porlasztót és egy gázkompresszort tartalmaz és így alkalmas arra, hogy az oxigéntartalmú levegőztető gázt recirkulálja az iszaphoz, vagy, egy másik megoldás szerint a recirkuláláshoz használt eszköz egy felületi levegőztető eszköz lehet, amely az iszapot recirkulálja a levegőztető gázhoz. Az egyik vagy a másik közeg recirkulálása, mint már említettük, a gyakorlatban akkor lehet kívánatos, ha annak érdekében, hogy az iszapban magas legyen az oxigén koncentrációja, és nagy legyen a levegőztető gázban előforduló oxigén felhasználásának foka, magas oxigéntartalmú levegőztető gázt használunk. Bár a találmány szerinti eljárás végrehajtása során a recirkulálás nem alapvető, és bizonyos esetekben az oxigén akkor is megfelelő mennyiségben feloldódik az iszapban és akkor is nagy az oxigén kihasználási foka, ha a levegőztető gáz csak egyszer halad keresztül a rothasztási zónán, a recirkulálás határozott előnyökkel rendelkezik. Az első rothasztási zónában érintkezésbe hozott levegőztető gáz és iszap relatív mennyiségeit a már korábban megadott módszerekkel határozhatjuk meg, így például a fajlagos oxigénfelvétel (SOUR) empirikus meghatározásával, vagy annak az oxigénmennyiségnek az alapján, amely az iszapban jelenlevő egy egységnyi mennyiségű illékony szuszpendált szilárd anyag biológiai lebontásához szükséges. Bizonyos rendszerekben az intenzív aerob rothasztási folyamat biztosítása érdekében kívánatos lehet, hogy az első rothasztási zónában az iszapban magas értéken tartsuk a feloldott oxigén (D.O.) mennyiségét, így például 2 mg/liter értéken, de általában a találmány szerinti eljárás során az oxigénfelvétel sebessége az első rothasztási zónában megfelelően nagy, így nincs szükség arra, hogy az oxigénezni kívánt iszapban lényeges D.O. szintet tartsunk, az aerob rothasztás enélkül is hatékonyan végbemegy.

Az aerob rothasztási zónában a teljes szuszpendált szilárdanyag mennyiséget (MLSS) az iszapban legalább 20 000 mg/liter értéken tartjuk, amely kedvez a magas iszaphőmérséklet fenntartásának az első rothasztási zónában. A magas hőmérséklet viszont szükséges ahhoz, hogy kielégítő mértékű részleges stabilizálódás jöjjön létre az aerob zónában, rövid tartózkodási idő esetében is.

A fentiekben részletezett eljárási feltételek mellett az iszapot az első zónában 35—75 °C-on tartjuk a megfelelő rothasztás céljából, és előnyösebb a termofil tartományban, azaz 45 ó 75 °C hőmérsékleten dolgozunk, ami kedvez az iszap illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalmának gyors biológiai lebontásához. Ezzel kapcsolatban meg kívánjuk jegyezni, hogy igen elterjedt a 35-45 °C-os közel termofil hőmérséklettartomány alkalmazása is. Ebben az esetben a szilárdanyagok biológiai lebomlása nem olyan gyors, mint a termofil tartományban, de elég nagy ahhoz, hogy megfelelő stabilitást érjünk el az első zónában a találmány szerinti eljárásra jellemző rövid tartózkodási idők esetében is.

Az első zónában végrehajtott aerob rothasztási lépés 4-48 óráig tart, mialatt az első zónába bevezetett iszap biológiailag lebontható, illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalma részlegesen lebomlik. Korábban már említettük, hogy az aerob rothasztási lépést előnyösen úgy vezetjük, hogy az elsőzónába bevezetett iszap illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalmát 5-20%-kal csökkentsük. Az aerob lépésben az iszap tartózkodási idejének minimálisan 4 órának kell lennie, mert legalább ennyi idő szükséges ahhoz, hogy az első zónában az iszap megfelelő mértékben stabilizálódjék. Ha az anyag 4 óránál rövidebb ideig tartózkodik az első zónában, a következő anaerob lépés során aránytalanul nagyfokú stabilizálást kell végrehajtani az első, aerob lépésben elért stabilizáláshoz viszonyítva és a teljes tartózkodási idő és tartály szükséglet kezdi megközelíteni a szokásos anaerob iszaprothasztási rendszerekre jellemző értékeket. Ennek az a következménye, hogy fokozatosan elveszíti a találmány szerinti eljárással

-8180967 biztoátott nem várt előnyöket (azaz a lecsökkent tartózkodási időt és kisebb tartályigényt. Ezek az előnyök akkor jelentkeznek maradéktalanul, ha az aerob lépésben a tartózkodási idő 4—48 óra.

Hasonló okok miatt az iszap tartózkodási idejének az aerob zónában nem szabad meghaladnia a 48 órát. 48 órán túli tartózkodási idők esetében az iszap túlzott mértékben stabilizálódik az aerob zónában az anaerob lépésben szükséges további stabilizáláshoz viszonyítva, ennek következtében a második lépésben a metántermelés komoly mértékben visszaesik, tehát ismét veszítünk azokból az előnyökből, amelyeket a tartózkodási idő és tartályméret szempontjából a

4-48 órás aerob rothasztással elérhetünk. Az előbbi megfontolások alapján a tartózkodási idő előnyösen 12-30'óra, még előnyösebben 12-24 óra.

A fent leírt módon végrehajtott aerob rothasztási követően a részlegesen stabilizált iszap a 14 úton hagyja el az aerob zónát, míg az oxigénben elszegényedett gáz elkülönítve, a 18 úton távozik az aerob zónából. Abban az esetben, ha legalább 50 térfogat % oxigént tartalmazó levegőztető gázt vezetünk az első rothasztási zónába, az abból távozó, oxigénben elszegényedett gáz előnyösen legalább 21 térfogat % oxigént tartalmaz, annak érdekében, hogy a levegőztető gázban található oxigén felhasználásának kellően nagy hatásfoka legyen, de ugyanakkor a levegőztető gáz és iszap érintkeztetéséhez felhasznált energia elég alacsony legyen ahhoz, hogy a berendezés gazdaságosan működjön. Annak érdekében, hogy nagy oxigénfelhasználást tegyünk lehetővé, különösen ha nagy oxigéntartalmú levegőztető gázt alkalmazunk, az aerob zónát a 18 úton elhagyó gáz oxigénszintjét úgy tarthatjuk a kívánt szinten, hogy a 17 útvonalon bevezetett és a 18 úton kiengedett levegőztető gáz relatív mennyiségeit alkalmasan állítjuk be, például a bevezető vagy elvezető csövekbe helyezett áramlásszabályozó szelepek segítségével, amelyek egy oxigéntisztaság mérővel vannak kapcsolatban. Az utóbbit a 18 szakaszba építjük be a szakember számára ismert módon.

Azt találtuk, hogy ha az iszapot a találmány szerinti eljárás végrehajtása során az aerob zónában a termőül tartományban, azaz legalább 50—52 °C-on tartjuk, az iszap lényegében teljesen pasztörizálódik. A találmány szerinti eljárás gyakorlati végrehajtása során a 10 aerozónát a 14 útvonalon részlegesen stabilizált iszap hagyja el, amelynek hőmérséklete 35-75 °C. Miután a találmány szerinti eljárásnak az itt tárgyalt speciális változatánál a fedett, 20 második iszaprothasztási zónában mezőül anaerob rothasztást hajtunk végre, a 14 útvonalon vezetett részlegesen stabilizált iszap hőmérsékletét ajánlatos lecsökkenteni, mert az anaerob lépés az első zónában alkalmazott hőmérsékletnél alacsonyabb hőmérsékleten hajtható végre előnyösen. Ennek megfelelően a 14 vezetéken áramoltatott iszapot keresztülvezetjük a 15 hőkicserélőn, ahol a hőkicserélőbe a 9 vezetéken bevezetett iszap indirekt hőátadás útján felmelegszik. A lehűtött, részlegesen stabilizált, aerob úton kezelt iszapot ezután a 16 vezetéken a 20 fedett második zónába vezetjük. Eljárhatunk úgy is, hogy a 14 vonalon vezetett részlegesen stabilizált iszapot külsőleg alkalmazott hűtőközeggel, például egy szennyvíztelep tisztított elfolyó melléktermékével hűtjük. Ezenkívül téli üzemeltetés esetén esetleg nem is szükséges a részlegesen stabilizált iszapáram lehűtésére szolgáló, a 15 hőkicserélőben végrehajtott hőkicserélési lépés beiktatása, mert a második zóna és az első zónából a második zónába áramló iszap hőveszteségei megfelelően kompenzálják a hőkicserélő elhagyását.

A második zónába vezetett részlegesen stabilizált iszapot a második zónában anaerob körülmények között, 25—45 °C hőmérsékleten tartjuk. A tartózkodási időt úgy választjuk meg, hogy ez alatt az iszap biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalma az első zónába bevezetett iszap biológiailag lebontható, illékony, szuszpendált szilárdanyag-tartalmának legalább 40%-ára, de előnyösen legalább 20%-ára csökkenjen.

A találmány szerinti eljárás megvalósítása során a második zónában a szobahőmérsékletet 25 és 60 °C között tarthatjuk, ami magába foglalja a mezoültartományban, azaz a 25 és 45 °C között és a termofil tartományban, azaz a 45 és 60 °C között végzett üzemeltetést. Ahhoz, hogy a berendezést nagy hatásfokkal üzemeltethessük, a mezőül tartományban az iszap hőmérsékletét 35 és 40 °C között, előnyösen 37 és 38 °C között kell tartani. Az anaerob termoül rothasztás előnyös hőmérséklettartománya 45-50 °C. Ha a megadott előnyös tartományokban tartjuk a hőmérsékletet, a szóban forgó mikroorganizmusok különösen gyorsan bontják le a jelenlevő biológiailag lebontható, illékony, szilárd anyagokat.

A 20 anaerob zóna belsejében a zóna tartalmát előnyösen egy 21 keverővei folyamatosan keveijük. Ezzel megnöveljük azt a zónát, amelyben aktív lebomlás megy végbe, és lényegesen megnöveljük a stabilizálási reakciók sebességét. A tartózkodás ideje a második zónában alkalmasan 4-12 nap, és előnyösen 5-9 nap. Nem ajánlatos a második zónában a tartózkodási idő 4 nap alá csökkenteni, mert ez alatt az érték alatt az anaerob lépésben jelenlevő metánképző mikroorganizmusok mennyisége a kívánt érték alá csökken, és ennek következtében nem éljük el az iszap kívánt stabilizálását. Másrészt, a 12 napot meghaladó tartózkodási idő feleslegesen hosszú, és így egyre nehezebbé válik a tartály mérete és a tartózkodási idő-szükséglet tekintetében elérhető szinergetikus előnyök megvalósítása.

Miután a 20 második zónában befejeződik az iszap anaerob kezelése, a stabilizált iszapot a 24 útvonalon vezetjük el, majd bevezetjük egy hőkicserélőbe, ahol a távozó iszap indirekt úton az ellenáramban vezetett beáramló iszapnak adja át a benne rejlő hőmennyiséget, mielőtt a 25 úton végleg elhagyná a rendszert. A 20 zónában fejlődő metángázt a 23 útvonalon vezetjük el a rendszerből, ahol a vezetékbe egy 26 áramlásszabályozó szelepet építünk be.

Mint már korábban tárgyaltuk, a mindennapi gyakorlatban rendkívül nehéz elérni, hogy egy anaerob iszaprothasztó rendszer megfelelő hatásfokkal működjön a környezet hőmérsékletét meghaladó hőmérsékleten. A környezetben lezajló hőmérsékleti ingadozások általában mind a beáramló iszap, mind az emésztőtartály elvezetőnyílásának hőmérsékletét befolyásolják, ami közvetve nem kívánatos ingadozó sokat okoz az emésztőtartály belsejében. Eze’< a

-919 hőmérsékletingadozások viszont befolyásolják a savképző és metánképző baktériumok relatív növekedési sebességét. A savképző baktériumok tipikusan nagyon elienállóak és mérsékelt hőmérsékletingadozások metabolikus aktivitásukat nem befolyásolják lényeges mértékben.

A metánképző baktériumok viszont rendkívül érzékenyek a környezeti hatásokra. Ha az anaerob iszaprothasztási zónában az állandó hőmérsékletet akár csak kis hőmérsékletingadozással megzavarják, várhatóan instabillá válik a metánképző baktériumok aktivitása és növekedése. Ennek következtében a savképző baktériumok aktivitása fog dominálni, savasközti termékek fognak összegyűlni és csökken a zóna pH értéke. A pH csökkenésével a metánképző baktériumok aktivitása tovább csökken és így a folyamat egyensúlya súlyosan megbomlik.

Az egyensúly megbomlásával járó, az eddigiekben ismertetett nehézségeket a hagyományos működtetésű anaerob iszaprotnasztási zónákban általában úgy próbálják megoldani, hogy nagymennyiségű meszet adnak az emésztőbe, amely pufferhatást fejt ki és ezáltal növeli a pH-szintet. A pH növelésével és a betáplálás! sebesség csökkentésével néha elérhető, hogy az ilyen zavart szenvedett berendezést ismét működésbe helyezzük. Ez a korrekciós intézkedés azonban általában csak akkor vezet eredményre, ha a zavaró hatások rövid ideig tartanak és általában hatástalan, ha hosszantartó ingadozásról, illetve az egyensúly hosszantartó megbomlásáról van szó.

A találmány szerinti eljárással elérhető, hogy az emelt hőmérsékleten működő második zóna hőmérséklete csak minimálisan ingadozzon és független legyen a környezeti hatásoktól. Ezt a jelentős előnyt a termőiül és közel termofil aerob rothasztási lépés, valamint az ezt követő anaerob rothasztási lépés integrálása biztosítja.

A találmány szerinti eljárás során a termofil vagy közel termofil aerob rothasztási lépés általában több hőt szolgáltat, mint amennyire az anaerob lépés termikus stabilizálásához szükség van. A termikus stabilizálás az aerob zónából az anaerob zónába áramló részlegesen stabilizált iszap hőtartalmának felhasználásával történik. Az anaerob zónában esetleg fellépő hőmérséklet instabilitásokat az eljárási paraméterek megfelelő beállításával lehet elkerülni. Ilyen paraméter például az iszap tartózkodási ideje az aerob zónában, az aerob zónába betáplált iszap szilárdanyag-tartalma és az a hőmennyiség, amelyet az iszappal az aerob zónába történő bevezetését megelőzően közlünk.

A hőmérsékletstabilitás mellett a találmány szerinti integrált eljárás másik alapvető előnye az, hogy szórványosan jelentkező zavarok, így például sokk-hatás nem csökkentik az eljárás hatékonyságát. A hagyományos anaerob iszaprothasztási zónákban nemcsak a rothasztási folyamat első, szolubilizációs fázisa megy végbe gyorsan, de a különböző savképző baktériumok is nagy sebességgel fejtik ki mikrobiológiai hatásukat. Ha hirtelen nagyobb szilárdanyag mennyiség jut egy hagyományos anaerob rendszerbe, a szolubilizáció és savképzés nagyobb sebességgel megy végbe, mint az a sebesség, amellyel a metánképző baktériumok képesek a savas köztitermékek feldolgozására. Ennek következtében a savas 10 anyagok felhalmozódnak a rothasztási zónában, a zóna pH-értéke lecsökken és az emésztő tartalma megsavanyodik. A találmány szerinti eljárásban azonban az áramlás irányába eső termofil vagy közel-termofil aerob lépés elősegíti az iszapban jelenlevő biológiailag lebontható anyagok gyors szolubilizációját, így ha az aerob zónában hirtelen nagy terhelés mutatkozik, az aerob rothasztás során ennek megfelelően gyors szolubilizáció és az iszap legillékonyabb részének stabilizálása jelentkezik, ami erősen visszafogja a hirtelen jelentkező nagy terhelés hatását a következő, anaerob zónára. A következő lépésben az anaerob zónába részlegesen stabilizált iszap kerül, amelyen a savképző baktériumok és a metánképző baktériumok egyensúlyi feltételek között nőhetnek.

Miután a találmány szerinti iszapkezelési eljárásban az aerob iszaprothasztási lépést előnyösen termofil körülmények között végezzük, a 3 926 794 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett eljárás rokon vonásokat mutat a bejelentés tárgyával. A fenti szabadalmi leírás szerinti eljárás előnyösen alkalmazható a találmány szerinti eljárás keretein belül szennyvizek kezelésére úgy, hogy a szennyvizekből az anyagok egy részét az aktivált iszapmódszerrel eltávolítjuk és a kapott aktivált iszapot a találmány szerinti eljárással kezeljük.

Szennyvizekből nyert aktivált iszapokat szokásosan a következő eljárással kezelnek. BŐD tartalmú szennyvizeket, így például városi szennyvizeket úgy dolgoznak fel, hogy első lépésben egy elsődleges iszapot különítenek el, például kavicson történő átszűréssel vagy ülepítéssel. Az így elkülönített iszap szuszpendált állapotban biológiailag lebontható szilárd anyagokat tartalmaz, mig az ettől megszabadított folyadék - mely csökkentett szilárdanyag-tartalmú - továbbvezethető egy második kezelési lépésbe. Ebben a második lépésben a fent említett folyadékot és a recirkulált iszapot elkeverik és elegendő sebességgel és elegendő ideig levegőztetik ahhoz, hogy csökkentett BOT tartalmú kevert folyadékot kapjunk. Ezután ezt az elegyet tisztított folyadékra és aktivált iszapra választjuk szét és az aktivált iszapnak legalább egy részét ismét visszavezetjük abba a lépésbe, ahol a folyadék és a recirkulált iszap összekeverése történik. Ez a szennyvíz-kezelési eljárás könnyen beépíthető a találmány szerinti eljárásba, ahol az első lépésben kapott iszapot és a nem recirkulált aktivált iszapot vezetjük be a találmány szerinti eljárás kivitelezésére használt berendezés első iszaprothasztási zónájába.

Az idézett Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásban közölt kitanítás szerint az aktivált iszap termobÜ rothasztása egy meleg, fedett emésztőben, oxigéngáz felhasználásával történik, és az ebből a zónából elvezetett gáz túlnyomó részét alkotja annak a levegőztető gáznak, amelyet egy másik, hidegebb fedett zónában használnak második szennyvízkezelési lépésként. Az említett szabadalmi leírás szerint annak érdekében, hogy az emelt hőmérsékletű aerob rothasztáshoz szükséges oxigén beoldódás, illetve közelebbről az ehhez megkívánt megfelelő hajtóerő létrejöjjön, a rothasztási lépésben levegőztető gázként viszonylag nagy tisztaságú oxigéngázt célszerű alkalmazni. Magasabb hőmérsékleteken a biokémiai

-1021 lebontási reakció megnövekedett sebessége miatt az aerob zónában gáz alakú reakciótermékként jelentős mennyiségű széndioxid keletkezik. Miután az aerob termofil rothasztásra jellemző magas hőmérséklettartományba a széndioxid oldhatósága viszonylag alacsony, jelentős mennyiségű széndioxid kerül az aerob zóna gázterébe, és ezáltal csökken a levegőztetéshez felhasznált gázban az effektív oxigénkoncentráció. Ezenkívül a termofil hőmérséklettartományban a rothasztási zóna gázfázisában az oxigén koncentrációját tovább csökkentjük a levegőztető gáz vízgőztartalma, amely annak tulajdonítható, hogy ilyen magas hőmérsékleten a víz gőznyomása viszonylag magas.

A fenti hatások lényegesen csökkentik az oxigén tömegtranszportjának hajtóerejét a gázfázisból az iszapba , termofil zónán belül. A folyékony iszapba irányuló oxigén tömegtranszport hajtóereje ezenkívül annak következtében is csökken, hogy a termofiltartománynak megfelelő magas hőmérsékleten az oxigén oldhatósága alacsonyabb. Az eddigiekben részletezett okok miatt az idézett Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás szerint a termofil zónába bevezetett oxigéntartalmú gáz előnyösen legalább 80 térfogat % oxigént tartalmaz. Ilyen működési feltételek mellett a termofil zónából elvezetett levegőztető gáz előnyösen felhasználható oxidálógázként az aktivált iszap másodlagos kezelése során. A 2. ábrán a találmány szerinti eljárás egy további előnyös foganatosítási módját szemléltetjük, amely azt illusztrálja, hogy az idézett Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás kitanítása valóban előnyösen kapcsolható a találmány szerinti eljáráshoz.

A 2. ábrával szemléltetett eljárás során a BŐD tartalmú víz például csatornavíz a 101 vezetéken keresztül lép be a 102 levegőztető zónába. A legalább 40 térfogat % oxigént tartalmazó gázt a 102 zónát a 118 (szaggatott vonal) vezetéken keresztül éri el, míg a recirkulált aktivált iszap a 102 zónába a 108 Vezetéken keresztül kerül bevezetésre a 109 szivattyú segítségével. A 102 fedett levegőztető zónába kerül bevezetésre a 151 sűrítő felülúszó folyadékfázisa is, mégpedig a 150 vezetéken keresztül. Az ábrán a folyadék és iszapáramokat folyamatos, mig a gázáramokat szaggatott vonalakkal jelöljük. Az egyszerűség kedvéért nem ábrázoljuk a szelepeket, de ezek megfelelő elhelyezése átlagos tudású szakember számára nem jelenthet problémát. A 102 zónába bevezetett anyagáramokat a 103 agitációs eszköz segítségével bensőségesen elkeveijük egymással. Az agitációhoz például motormeghajtású lapátkerekeket használhatunk, amelyeket a folyadék felületéhez közel vagy a folyadék felszíne alá merítve helyezhetünk el. Az oxigéngáz bevezetése a 118 vezetéken keresztül a folyadék felszíne alá vagy fölé egyaránt történhet. Az ilyen jellegű berendezések jól ismertek a terület szakemberei számára. Kiválasztásuknál általános alapelv, hogy a folyadékok között lehetőleg nagy kontakt felületeket kell biztosítani minimális munkaráfordítás mellett. Ha az oxigéngázt a folyadékba keverjük vagy diffundáljuk, a buborékoknak kisméretűeknek kell lenniök annak érdekében, hogy teljes felületük nagy és úszóképességűk kicsi legyen. Az oxigén oldódását is elősegíthetjük oly módon, hogy a gáz diszpergálására szolgáló eszközt a vízbe merítjük olyan mSységig, ahol már jelentős hidrosztatikus hatás mutatkozik.

A gyakorlatban legelőnyösebbnek talált eszközöket úgy alakítják ki, hogy a 102 levegőztető zónában az egyik folyadék folyamatosan recirkuláljon a többi folyadékkal szemben. így például a levegőztető zóna gázteréhez egy kompresszort csatlakoztathatunk (az ábrán nincs feltüntetve) alkalmas vezeték segítségével, és így a levegőztető gázt a zóna alsó részébe recirkuláltatjuk és egy szokásos porlasztó eszköz segítségével kis gázbuborékokat juttatunk a folyadékba. Egy alternatív eljárás szerint a fent említett keverőeszközöket felületi levegőztető lapátkerekekkel összekapcsolva is felhasználhatjuk. A levegőztető eszközök osztályozása szokásosan az úgynevezett „standard levegőszállító hatékonysággal” történik, amely megadja, hogy az eszköz 20 °C-on 1 atm nyomáson mennyi oxigént képes feloldani levegőből oldott oxigént nem tartalmazó csapvízben. Azok az eszközök megfelelőek, amelyek hatékonysága lega lább 1,5 lb. oxigén/óra előnyösen 1,41b. oxigén/óra. Ebben az esetben az eszköz osztályozásához felhasznált teljesítményérték magában foglalja a folyadék keverésére és a gáz és folyadékfázis érintkeztetésére felhasznált teljes teljesítményt.

A kevert folyadékkal érintkeztetett oxigén menynyiségét és az érintkeztetés idejét úgy választjuk meg, hogy a kevert folyadék oldott oxigéntartalmát (DO) legalább 0,5 mg/liter értéken tartsuk. Ugyanakkor a folyadék hőmérsékletét legalább 15 °C-on tartjuk, ami azt jelenti, hogy hideg időben szükség van valami eszközre, amely megakadályozza a 102 levegőztető zóna lehűlését. Επβ a célra megfelel például a 101 vezetéken belépő szennyvíz felmelegítése. A 102 levegőztető zóna felépítése és működése leírásra kerül például a 3 547 811, 3 547 812 és a 3 547 815 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokban.

A kevert és oxigénezett folyadékot elvezetjük a 102 levegőztető zónából. A 104 vezetéken keresztülvezetett folyadékot a 105 tisztítóban egy tisztított felülúszó folyadékfázisra és egy aktivált iszapfázisra különítjük. A fel nem használt oxigéntartalmú gázt a 102 levegőztető zónából a 119 vezetéken keresztül vezetjük el és például közvetlenül kiengedhetjük a környező légtérbe. Akiengedés sebességét úgy állítjuk be, hogy az elvezetett gáz oxigéntartalma ne haladja meg a fedett aerob zónába bevezetett teljes oxigénmennyiség 40%-át. Visszatérve a 105 tisztítóra, a felülúszó tisztított folyadék elvezetése a 106 útvonalon, míg az aktivált iszap lecsapolása a 107 útvonalon történik, amely körülbelül 10 000—40 000 mg mikroorganizmust tartalmaz a teljes szuszpendált szilárdanyag-tartalom (MLSS) 1 literére számítva. Az aktivált iszap túlnyomó részét, azaz legalább 85%-át a 108 vezetéken keresztül a 109 szivattyú segítségével visszavezetjük a levegőztető zónába olyan sebességgel, hogy a recirkuláltatott iszap sebességének a tisztítandó szennyvíz sebességéhez viszonyított aránya (térfogati sebesség) 0,1 és 0,5 között legyen. A 102 levegőztető zónába történő beáramoltatás sebessége előnyösen olyan, hogy a zónában a teljes szuszpendált szilárdanyag-tartalom (MLSS) 4000 és 12 000 mg/liter és az illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalom (MLVSS) 3000 és 10 000 mg/liter között legyen. A 102 levegőztető

-1123 zónában a folyadék és szilárd fázis érintkezési ideje, mely megfelel a szerves anyagok abszorpciós és asszimilációs idejének, 30 perc és 24 óra között van. Ez az idő erősen függ a szennyvíz szennyezettségétől (BŐD tartalom), a szennyező típusától, a levegőztetés során a szilárdanyag-tartalomtól és a levegőztetés hőmérsékletétől. E tényezők szerepe szakember számára egyértelmű.

A 105 tisztítóban elkülönített iszapot nem vezetjük vissza teljes egészében a 102 levegőztető zónába a következő két ok miatt. Először, az aktivált iszap eljárással végeredményben a mikroorganizmusok számának növekedése jár, mert a szennyvízben levő szennyezésekből szintetizált új sejtek tömege meghaladja a kezelés során autooxidált sejtek tömegét. Másodszor, a szennyvíz rendszerint biológiailag le nem bontható szilárd anyagokat is tartalmaz, amelyek leülepedés után felgyülemlenek a biomasszában. Ezért az aktivált iszap egy kis részét mindig el kell távolítani, hogy megtartsuk a mikroorganizmusok számának egyensúlyát és megakadályozzuk az inért szilárd anyagok felgyülemlését a rendszerben. Az eltávolított iszap mennyisége rendszerint nem éri el a teljes elkülönített iszapmennyiség 3%-át és ritkán haladja meg annak 15%-át.

A fenti okok miatt elvezetett iszap ugyan a tisztítóból kilépő teljes szilárdanyag mennyiségnek csak egy kis százaléka, abszolút értékben gyakran nagy anyagmennyiséget jelent. Függetlenül mennyiségétől, elvezetése a szennyvíz-feldolgozás költségeiben jelentős tételt képvisel és ezen felül komoly környezetvédelmi problémát jelent. Az iszap rothadásra hajlamos és biológiailag erősen aktív, ezen felül gyakran patogén baktériumokat is tartalmaz. Az iszap potenciálisan trágyázási és/vagy talajfeltöltési célokra használható, de felhasználása előtt a környezetre és egészségre ártalmas hatásai kiküszöbölése céljából alapos stabilizálásra szorul, ezen felül magas víztartalmát (például 96-98%) is csökkenteni kell.

A 105 tisztítóból az eltávolítani kívánt iszapmennyiséget a 111 vezetéken vezetjük el. Az iszap 10 000—40 000 mg/liter MLSS-t tartalmaz és hőmérséklete kezdetben megegyezik a 102 levegőztető zónában található szennyvíz hőmérsékletével, azaz 15-25 °C. Az iszapot ezután a 151 sűrítőtartályba vezetjük. A 151 sűrítőtartályban az iszapot 20 000-60 000 mg/liter MLSS tartalomig sűrítjük és a sűrített iszapot a 152 útvonalon az iszaprothasztó berendezésbe vezetjük.

Bizonyos esetekben, például ha a szennyvíz-feldolgozást magas környezeti hőmérsékleten végezzük, vagy ha a tisztítót elhagyó iszap szilárdanyag-tartalma magas, nincs szükség a tisztítóból kilépő hulladékiszap további sűrítésére és lehetőség van arra, hogy az iszapot a 111 vezetéken keresztül, a 151 tartály megkerülésével a 153 útvonalon, majd a 152 becsatlakozáson vezessük az iszaprothasztó rendszerbe. A sűrített felülúszó folyadékfázisát a 150 vezetéken keresztül a korábban leírt módon a 102 levegőztető zónába vezetjük.

A 152 útvonalon vezetett sűrített iszapot szükséges esetben az aerob zónába történd bevezetés előtt előmelegíthetjük a 130 metánmelegítővel. Egy másik módszer szerint az aerob zónába bevezetni kívánt iszap felmelegítése a 120b anaerob zónát elhagyó 12 stabilizált iszappal történő hőkicseréléssel hajtható végre, az 1. ábrával kapcsolatban ismertetett eljárással analóg módon. A hulladékiszapot a 152 vezetéken keresztül folyamatosan vagy szakaszosan vezethetjük a 110 fedett első iszaprothasztási zónába. A 110 aerob rothasztási zóna hőmérsékletét 35 és 75 °C között tartjuk, előnyösen azonban 45 és 75 °C között, azaz a termofiltartományban dolgozunk. Az aerob zóna autotermális működéséhez a legelőnyösebb az 50-65 °C hőmérséklettartomány. A 110 első rothasztási zónában a szükséges emelt hőmérsékletet külső fűtéssel is fenntarthatjuk, például úgy, hogy egy a rothasztási zónára külsőleg felszerelt hokicserélöben alkalmas megfelelően felmelegített folyadékot keringtetünk. A szilárd anyagok bevonatképző és csomósodási hajlama következtében az emésztő belsejében elhelyezett hőátvivők felületét nem szabad egymással érintkezésbe hozni vagy egymás közelében elhelyezni, így ezeket előnyösen beágyazzák a tartály falába vagy felerősítik arra.

Az első rothasztási zónába a 117 vezetéken keresztül legalább 80 térfogat % oxigént tartalmazó gázt vezetünk. Mint a későbbiekben részletesen tárgyalni fogjuk, a gáz bevezetése olyan mennyiségben történik, hogy a 102 levegőztető zónába a 118 vezetéken bevezetett oxigéntartalmú gázt is biztosítsa.

Az első 110 fedett zónában a szükséges magas hőmérsékletet előnyösen autotermálisan biztosítjuk, amikor nincs szükség hőcserélőkre, így például a 130 hőkicserélő is elhagyható. Az a koncentrált iszap, amelyet a 3 547 813 számú amerikai egyesiüt államokbeli szabadalmi leírás szerinti levegőztető eljárás során jellegzetesen kapunk, nagyon kedvező az autotermális működés szempontjából, mert víztartalma erősen csökken biológiailag lebontható „fűtőanyag” tartalmához képest. A magas szilárdanyag-tartalom csökkenti az emésztő szükséges méretét és ezáltal ugyancsak csökkenti az emésztőtartály falain keresztül fellépő vezetéses hőveszteséget. Mint már említettük, az iszap teljes szuszpendált szilárdanyag -tartalma (MLSS) a rothasztási zónában ilyen megfontolásokból kiindulva legalább 20 000 mg/liter kell hogy legyen.

Az aerob zónában a szilárdanyagok koncentrációjának felső határát általában két tényező szabja meg. Általában a koncentráció maximuma attól függ, hogy a hagyományos ülepítő és sűrítő berendezése milyen mértékben képes a víztartalom lecsökkentésére. A flotációs eszközök, centrifugális elválasztok és gravitációs sűrítők gyakran 60 000 mg/liter teljes szuszpendált szilárdanyag-tartalmat eredményeznek. A szilárdanyag-tart alom tovább emelhető úgy, hogy az iszapot elkeverjük egy a szennyvíztől eltérő forrásból származó elsődleges iszappal vagy koncentrált hulladékiszappal. A szilárdanyag-tartalom felső határát megszabó második tényező abban áll, hogy minél koncentráltabb egy folyadék, annál nagyobb nehézségekbe ütközik az oxigén feloldása és a szilárd anyagok keverése az emésztő belsejében. Felső határként előnyös a 80 000 mg/liter érték, legelőnyösebb azonban a 60 000 mg/literes felső határ, amely lehetővé teszi, hogy az iszap megfelelően oxigénezhető legyen anélkül, hogy a levegőztető gáz és az

-1225 iszap összekeverése során a teljesítményfelhasználás jelentősen megnövekedne.

A magas hőmérsékletek fenntartása szempontjából fontos az emésztőtartály felépítése is. A betonból készült falak előnyösek a fémből készült falakkal szemben, mert a betonon keresztül lényegesen kisebbek a hővezetés okozta hőveszteségek. A hőveszteség tovább csökkenthető úgy, hogy a tartályt függőleges falai mellé ferdén felhordott földbe ágyazzuk. Szükség esetén fémből készült tartályok hőszigetelésére kis sűrűségű betont vagy habosított műanyagbevonatot is alkalmazhatunk.

A találmány szerinti eljárás megvalósítása szempontjából előnyös, ha olyan aerob és anaerob emésztőket használunk, amelyeknél a felületnek a térfogathoz viszonyított aránya kisebb mint

2,62 m^J /m³. Ebből a szempontból felület alatt a teljes külső felületet értjük, ami magába foglalja a fedelet, a tartály alját és az oldalfalakat. Ha a felületnek a térfogathoz viszonyított aránya meghaladja a 2,62m¹/m³-t, nagy lesz a falakon keresztül fellépő hőveszteség. Ilyen esetekben általában szükséges a falak termikus szigetelése a légkörrel érintkező helyeken.

Az iszap tartózkodási ideje az aerob zónában szintén befolyással van a hőmérséklet szintjére különösen autotermális esetben. Meg kell azonban jegyezni, hogy a tartózkodási idő és a hőmérséklet közötti összefüggést számos tényező befolyásolja, így például az iszap lebonthatósága és szilárdanyag-tartalmának mennyisége. A találmány szerinti eljárás során az iszap tartózkodási ideje az első zónában 4-48 óra. Előnyösen azonban 12-30 órás, még előnyösebben 12-24 órás tartózkodási időkkel dolgozunk.

A 110 első rothasztási zónát 112 mechanikai agitátorral látjuk el, amely típusát tekintve azonos lehet a 102 levegőztető zónába szerelt 103 eszközzel, és azokkal az eszközökkel, amelyek arra szolgálnak, hogy a második gázáramot vagy az aktivált iszapot recirkulálják a rothasztó zónában található többi folyadékkal szemben.

A 110 fedett aerob rothasztási zónába bevezetett és abban az iszappal elkevert, legalább 80% oxigént tartalmazó gáz mennyiségét és bevezetésének sebességét úgy választjuk meg, hogy biztosítva legyenek az iszap aerob rothasztásának feltételei, és ugyanakkor az iszap teljes szuszpendált szilárdanyag-tartalmát legalább 20 000 mg/liter értéken tartsuk.

A 110 fedett emésztőbői az oxigénben elszegényedett, legalább 40% oxigént tartalmazó gázt a 118 útvonalon keresztül olyan sebességgel vezetjük el, hogy annak oxigéntartalma a 117 vezetéken keresztül belépő gáz oxigéntartalmának legalább 35%-a legyen. A 118 vezetéken keresztül a 102 fedett levegőztető zónába vezetett gáz szolgáltatja a szennyvíz biokémiai oxigénezéséhez szükséges gázmennyiségnek legalábbis a döntő részét. Kívánt esetben a 118 vezetékbe külső forrásból is vezethetünk oxigéntartalmú gázt.

Miután a 110 zónában az aerob kezelés a kívánt mértékben lejátszódott, a részlegesen stabilizált iszapot az első fedett zónából a 114 útvonalon az integrált rendszer anaerob részébe vezetjük. Az ábrán szemléltetett megoldás szerint a második, anaerob zóna egy savanyító 120a alegységet és egy metán fermentációs 120b alegységet tartalmaz. A részlegesen stabilizált iszap a 110 első- zónából a 114 vezetéken keresztül a 120a savanyító zónába kerül, és abban 24-60 óráig tartózkodik. A 120a zóna tartalmát a 121a eszköz segítségével folyamatosan keverjük annak érdekében, hogy a szénhidrátok lebontását, valamint a zsírok és proteinek lebontását rövidszénláncú zsírsavakká, állandó sebességgel végezhessük. Miután az iszap a 120a zónában a szükséges ideig tartózkodott, a kapott, megsavanyított iszapot a 126 útvonalon vezetjük el. Ha a 120a zóna hőmérséklete meghaladja a metánképző mikroorganizmusok működéséhez szükséges optimális hőmérsékletet, a megsavanyított iszap hőmérsékletét a 120d zónába történő bevezetés előtt csökkenteni kell. Ilyen esetben a 126 vezetékben vezetett iszapot egy 115 hőkicserélőn hajtjuk keresztül, egy a hőkicserélőbe a 160 vezetéken beengedett hűtőárammal szemben. A kapott, részlegesen hűtött és részlegesen stabilizált iszapot a 115 hőkicserélőbői a 127 vezetéken át a 120d metánfermentációs zónába vezetjük. A hűtő egységben hűtőközegként előnyösen vizet használunk. Felhasználható erre a célra például a második tisztítót a 106 csővezetéken elhagyó folyadék egy része.

A 120b anaerob rothasztási alegységben a folyamat metánképzéssel járó lépése játszódik le. Az optimális működés érdekében ebben az egységben az iszap hőmérsékletét 35-40 °C-on, előnyösen 37-38 °C-on tartjuk. A 120b zóna tartalmát a 121b eszköz segítségével folyamatosan keveijük, ezzel biztosítva, hogy az aktív bomlás nagykiterjedésű zónában játszódjék le és jelentősen megnövelve a stabilizálási reakció sebességét. Az iszap a metánfermentációs egységben előnyösen 4-^8 napig tartózkodik. A tartózkodási idő itt is az anaerob zónával kapcsolatban részletezett megfontolások alapján határozható meg. A 120b zónában lejátszódó biokémiai reakciók során keletkező metángázt a 128 vezetéken vezetjük el, amelybe egy 129 áramlásszabályozó-szelep van beépítve. Az elvezetett metángáz egy részét a 132 vezetéken keresztül a 130 melegítőbe vezethetjük, míg fennmaradó részét a 131 vezetéken keresztül kiengedve a további kezelés során és/vagy más területeken hasznosíthatjuk. A tovább stabilizált iszapot, amely a beáramló iszap eredeti biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyag-taitalmának legfeljebb 40%-át, de előnyösen csak legfeljebb 20%-át tartalmazza, a 133 útvonalon vezetjük el.

A 3. ábrán szereplő sematikus áramlási diagram a találmány szerinti eljárás egy másik foganatosítási módját szemlélteti, amelyben az elsődleges és másodlagos szennyvíz-kezelési lépésekből származó iszapot vezetjük az iszaprothasztó rendszerbe. Ez a változat a találmány szerinti eljárás egy olyan megvalósítását szemlélteti, amelyben a termofil aerob első rothasztási lépést integráljuk egy termofil anaerob második rothasztási lépéssel. Mindezidáig a termofil anaerob rothasztás nem tudott elterjedni a gyakorlatban. Korlátozott felhasználása arra vezethető vissza, hogy a szokásos mezofil anaerob rothasztással kapcsolatos problémák, így a megkívánt nagy hőmérsékletstabilitás és a rendkívüli érzékenység a folyamatban bekövetkező változásokra, a termofil anaerob rothasztás során még kritikusabban jelentkeznek. A termofil anaerob rothasztás változó működési

T

-1327 löU^OZ stabilitásával magyarázható, hogy az iszaprothasztás gyakorlati megvalósítása során eddig kevés figyelmet fordítottak erre az iszapkezelési eljárásra. Ezek a működési instabilitással és az eljárási paraméterek változására való rendkívüli érzékenységgel kapcsolatos problémák a találmány szerinti termofil aerob-anaerob eljárással ugyanolyan módon megoldhatók, mint annál a foganatosítási módnál, ahol egy anaerob mezofil második rothasztási lépést alkalmaztunk.

A 3. ábra szerinti berendezésben a nyers szennyvizet, amely például városi szennyvízből, ipari szennyvízből és esővízből áll, a 240 vezetéken keresztül a 241 elsődleges ülepítőzónába vezetjük. A 241 ülepítőzónát alkalmasan egy gravitációs tisztító formájában alakítjuk ki. Erre a célra bármely szokásos, jól ismert berendezés megfelel. Az ülepítőzónában a beáramló szennyvizet egy csökkentett BŐD tartalmú szennyvízre és egy ülepített iszapra választjuk szét. A folyadékfázis a 201 vezetéken keresztül a 202 ülepítőzónába kerül, míg a leülepedett iszapot a 241 zónából a 242 vezetéken távolitjuk el. A 202 levegőztető zónába a 218 vezetéken keresztül oxigéntartalmú levegőztetőgázt, a 250 vezetéken keresztül az iszapsűrítő felül úszó folyadékfázisát és a 208 vezetéken keresztül a visszavezetett aktivált iszapot engedjük. A 202 zónában elhelyezkedő 203 egység a folyadékok elkeverésére és recirkulálására szolgál, közelebbről, biztosítja, hogy a levegőztető zónában a folyadékok elkeveredjenek és ezzel egyidejűleg a kevert folyadékok egyike vagy az oxigéntartalmú levegőztető gáz folyamatosan recirkuláljon a többi anyaggal szemben. Mint már korábban tárgyaltuk, a folyadékokat keverő és lecirkuláló eszköz például egy alámentett gázporlasztó és egy a felület alatt működő vagy felületi levegőztető lapátkerék kombinációja lehet. A szükséges levegőztető periódus, azaz 2-6 óra után a csökkent BŐD tartalmú kevert folyadékot és az oxigénben elszegényedett legalább 21 térfogata oxigént tartalmazó levegőztető gázt a 202 levegőztető zónából a 204, illetve 209 útvonalon vezetjük el.

A BOD-ban elszegényedett oxigénezett elegyet a 204 vezetéken át a 205 másodlagos ülepítőzónába vezetjük, ahol az aktivált iszapot elválasztjuk a tisztított folyadéktól és az utóbbit a 206 útvonalon elvezetjük a rendszerből. A leülepített aktivált iszapot a 207 vezetéken át vezetjük el a másodlagos ülepítőzónából. Az elvezetett iszap túlnyomórészét a 208 vezetéken keresztül, amelybe egy 209 szivattyút kapcsolunk, reciikuláltatjuk a 202 levegőztető zónába. A visszamaradó, tehát nem recirkulált részt, amely a 207 vezetéken vezetett iszapnak 3-10%-át teheti ki, a 252 útvonalon a 251 iszapsűrítőbe vezetjük.

A 251 iszapsűrítő egy további iszapülepítő, sűrítő zónából áll, ahol az iszapot 2-6% szilárdanyag-tartalomig sűrítjük be, azaz az MLSS érték 20 000 és 60 000 mg/liter között lesz. A besűrített iszapot a 245 útvonalon vezetjük el, majd egyesítjük a 241 elsődleges ülepítő zónából a 242 vezetéken át vezetett iszappal és az így kapott kombinált iszapáramot juttatjuk a 211 vezetékbe. A 251 iszapsűrítő felülúszó folyadékfázisát a 250 vezetéken keresztül a korábban leírt módon a 202 levegőztető zónába juttatjuk.

A 211 útvonalon vezetett egyesített iszapáramot kívánt esetben részben felmelegíthetjük a 220 második rothasztási zónából elvezetett, meleg stabilizált iszappal történő indirekt hőkicserélés útján. Ennek megvalóstása a későbbiekben részletesen is tárgyalva lesz. Ezután a kombinált iszapáram a 248 vezetéken át a 210 első rothasztási zónába kerül. Az első rothasztási zónába való bejutás előtt a 248 útvonalon vezetett iszapot egy 231 metánfűtésű melegítővel tovább melegíthetjük. Az égéshez szükséges metángázt a 227 vezetéken juttatjuk a rendszerbe.

A környezet elég magas hőmérsékletű ahhoz, hogy ne legyen szükség az iszaprothasztási rendszerbe beáramló iszap melegítésére, az iszapáram a 261 illetve 263 útvonalakon elkerülheti a 244 hőkicserélőt és a 231 melegítőt.

A 210 fedett első rothasztási zónában a bevezetett hulladékiszapot termofil aerob körülmények között rothasztjuk. A legalább 50 térfogat % és előnyösen legalább 80 térfogat % oxigént tartalmazó levegőztető gázt a 217 vezetéken keresztül juttatjuk a 210 rothasztási zónába, és a 212 mechanikai keverőeszköz segítségével biztosítjuk, hogy a beáramló iszap folyamatosan keverődjön és recirkuláljon az oxigéntartalmú gázzal szemben. A levegőztető gáz beáramlásának sebességét és a mechanikai keverőnek juttatott energiát úgy választjuk meg, hogy az első 210 rothasztási zónában feloldott oxigén mennyisége és feloldódásának sebessége megfeleljen az aerob iszaprothasztás követelményeinek.

A 210 első rothasztási zónában az iszapot a 45-75 °C termofil hőmérséklettartományban 4—48 órán keresztül tartjuk, hogy lecsökkentsük a biológiailag lebontható illékony szuszpendált anyagok koncentrációját az iszapban. A részlegesen stabilizált iszapot a 210 zónából a 216 útvonalon vezetjük el, míg az oxigénben elszegényedett gázt elkülönítve, a 218 úton távolitjuk el a rothasztási zónából.

A 216 vezetéken át a részlegesen stabilizált iszap a 220 fedett második rothasztási zónába kerül.

A 220 második rothasztási zóna egy termofil anaerob berendezés. Az optimális működés érdekében ebben a második zónában a hőmérsékletet az anaerob termofiltartományban, azaz 40-60 °C-on, előnyösen 45—50 °C-on tartjuk. Miután mind az első, mind a második zóna termofil körülmények között működik, az első zónából a részlegesen stabilizált iszapot az ábrán bemutatott módon melegítés vagy hűtés nélkül, közvetlenül a második zónába vezethetjük, feltéve, hogy gondoskodunk arról, hogy a két zónában a termofil hőmérséklet közel azonos legyen. Bizonyos esetekben kívánatos lehet, hogy a második zónát jelentősen magasabb vagy alacsonyabb hőmérsékleten működtessük, mint az első aerob rothasztási zónát. Ilyen esetekben itt is előnyös a részlegesen stabilizált iszap melegítése vagy hűtése a két zóna közötti szakaszban. A melegítést a 231 fűtőegységhez hasonló metán tüzelésű melegítővel végezhetjük, míg a hűtés a részlegesen stabilizált iszap és a rothasztási rendszerbe bevezetett iszap közötti hőkicseréléssel oldható meg. Ennek megvalósítását korábban, az 1. és 2. ábrákkal szemléltetett megoldásokkal kapcsolatban már részletesen ismertettük. Ezenkívül, miután a termofil anaerob rothasztás során még fontosabb annak

-1429 biztosítása, hogy ne lépjenek fel hőmérsékleti ingadozások a rothasztási zónában mint a mezofil anaerob rothasztás esetében, előnyös, ha a termofil anaerob rothasztási lépés végrehajtásához jól szigetelt tartályt használunk, ezzel megóvva a tartály tartalmát 5 a klimatikus változások hatásaitól.

A 220 második rothasztási zónában az iszapot a 221 mechanikai keverőegységgel folyamatosan keverjük annak érdekében, hogy megfelelően nagy stabilizálási sebességet biztosítsunk. Az anaerob 10 rothasztási zónában lejátszódó biokémiai reakció következtében keletkező metángázt a 223 vezetéken keresztül vezetjük el. Ezt a metángázt elkeverhetjük valamely oxigéntartalmú gázzal, például levegővel vagy az aerob zónából származó oxigénben elszegé- 15 nyedett gázzal és tüzelőanyagként használhatjuk fel annak érdekében, hogy mindkét zónában kellően magas iszaphőmérsékletet biztosítsunk. A 3. ábrán bemutatott eljárás esetében a 223 vonalon vezetett metángáz egy részét a 227 vezetéken keresztül a 231 20 metánfűtésű melegítőbe juttatjuk és ott ennek elégetésével biztosítjuk azt a hőmennyiséget, amely ahhoz szükséges, hogy az első zónában a hőmérsékletet a termofil tartományban, azaz 45-75 °C között tartsuk. A metángáz fennmaradó részét a 228 25 vezetéken keresztül távolítjuk el a rendszerből. Az anaerob zónából elvezetett tovább stabilizált iszapot, amely a rothasztási rendszerbe a 248 útvonalon bevezetett iszap biológiailag lebontható szuszpendált szilárdanyag-tartalmára vonatkoztatva legfeljebb 40% 30 és előnyösen legfeljebb 20% biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárd anyagot tartalmaz, a második zónából a 225 vezetéken át távolítjuk el, átvezetjük a 244 hőkicserélőn, hogy a benne rejlő hőmennyiséget megfelelően felhasználjuk, és végül a 35 243 vezetéken át teljesen eltávolítjuk a rendszerből.

A 3. ábrával szemléltetett rendszer anaerob zónájában a biológiai aktivitás természete jelentősen különbözik a korábban a 2. ábrával kapcsolatban ismertetett rendszer aerob zónájában mutatkozó <0 biológiai aktivitás természetétől a két rendszerbe betáplált iszap különbözősége miatt. A 2. ábrán bemutatott megoldás szerint a rothasztó rendszerbe bejuttatott iszap csupán a másodlagos szennyvízkezelő rendszerből elvezetett aktivált iszap, míg a 45

3. ábrán bemutatott megoldás szerint a rothasztási rendszerbe befolyó iszap az aktivált iszapkezelési lépésből származó másodlagos iszapot és a nyers szennyvíz ülepítésével kapott elsődleges iszapot is magában foglalja. Miután a másodlagos iszapban 50 található szerves anyagok elsősorban élő mikroorganizmusok, ennek az iszapban az aerob rothasztása olyan biokémiai reakciólépésekből áll, mint a sejtbomlás, a sejtek bomlástermékeinek asszimilációja új élő anyagok szintézise céljából, és sejtlégzés. Az 55 elsődleges iszap ugyanakkor főleg nem élő szerves anyagokból áll, amelyek az iszapban jelen levő mikroorganizmusok számára táplálékként szolgálnak. Ennek megfelelően az elsődleges iszap aerob rothasztása során a sejtek bomlásán, a bomlástermékek 50 asszimilációján és a sejtlégzésen kívül a sejtszintézis fázis szintén nagy jelentőségre tesz szert. Ennek eredményeképpen az elsődleges iszapot aerob rothasztása során a sejtszintézis és a sejtlégzés is lényegesen nagyobb mértékű, mint a másodlagos iszap aerob 55 rothasztása esetében. Ezenkívül az elsődleges iszap aerob rothasztásakor a biológiailag lebontható illékony szilárd anyagok mennyisége kevésbé csökken, mint a másodlagos iszap aerob rothasztása során, egyébként összevethető tartózkodási idők esetében. Az iszapban jelen levő biológiailag lebontható illékony szilárd anyagok nettó redukciójának értéke a rothasztás során befolyással van az ellentétes irányú sejtszintézis, illetve sejtlégzés folyamatára.

Az iszaprothasztási folyamat során végbemenő sejtlégzés exoterm jellegű, és a fenti okok miatt az elsődleges iszaprothasztásával a szuszpendált biológiailag lebontható illékony szilárd anyagok egységnyi súlyára számítva nagyobb hőmennyiséghez lehet jutni, mint a másodlagos iszap azonos körülmények között végzett rothasztása esetében. Ennek megfelelően egy adott hőmérséklet fenntartásához az aerob rothasztási lépés során az elsődleges iszap rothasztása esetében kevésbé kell csökkenteni az illékony szuszpendált szilárd anyagok mennyiségét, mint akkor, ha a másodlagos iszapot rothasztjuk. Ennek megfelelően a 3. ábrával szemléltetett berendezés, ahol az elsődleges és másodlagos iszap egyaránt rothasztásra kerül, az illékony szuszpendált szilárd anyagok mennyiségének kisebb csökkentése mellett üzemeltethető egy adott hőmérsékleten, mint a

2. ábra szerinti berendezés, ahol csupán a másodlagos kerül be az emésztőrendszerbe. Ugyanakkor, ha a rendszer aerob zónájában a biológiailag lebontható illékony szilárd anyagok mennyisége kisebb mértékben csökken, az anaerob zónában a tartózkodási időnek megfelelően meg kell hosszabbodnia ahhoz, hogy végeredményben az illékony szuszpendált szilárd anyagokat kellő mértékben eltávolitsuk. Miután ebben az esetben a teljes illékony szuszpendált szilárdanyag mennyiség nagyobb része az anaerob zónában kerül eltávolításra, az elsődleges iszapot feldolgozó rendszer nagyobb mennyiségű metángáz termelésére alkalmas, mint a csupán másodlagos iszapot feldolgozó rendszer. így tehát a találmány szerinti eljárás 3. ábra szerinti változatával több metángázhoz juthatunk, mint a 2. ábra szerinti változattal, de természetesen azon az áron, hogy megnő a tartózkodási idő az anaerob rothasztási zónában. A korábbi részletezések alapján levonható az a következtetés, hogy valamennyi eddig leírt találmány szerinti megoldás lehetőséget nyújt arra, hogy az iszapot az aerob rothasztási zónába való belépés előtt felmelegítsük. A melegítés szükségessége különböző tényezőktől, így az iszap szilárdanyag-tartalmától, a környezet hőmérsékletétől, az iszap tartózkodási idejétől az aerob zónában és az iszap típusától függ. A 4. ábrán az első rothasztási zónába beáramló iszap teljes szuszpendált szilárdanyag-tartalmának (MLSS) függvényében ábrázoljuk az első rothasztási zónába belépő iszapnak azt a hőmérsékletét, amely az első rothasztási zónában 24 órás tartózkodási idő esetében 50 °C-os működési hőmérsékletet képes biztositani autotermális úton. Az ábra olyan másodlagos iszapra vonatkozik, amelyben az illékony szuszpendált szilárdanyagoknak (VSS) a teljes szuszpendált szilárdanyagokra (PSS) vonatkoztatott aránya 0,79.

A 4. ábra alapján levonható az a következtetés, hogy a termofil működés feltételei anélkül is

-1531 biztosíthatók, hogy a rothasztási rendszerbe bevezetett iszapot az aerob zónába történő bevezetés előtt előmelegítenénk abban az esetben, ha a bevezetett iszap kellően magas szilárdanyag-tartalommal rendelkezik. így például, ha 3% teljes szilárdanyag-tartalmú iszapot kívánunk feldolgozni, ahhoz, hogy az autotermális működés feltételei létrejöjjenek, a termofil aerob zónába bevezetett iszap hőmérsékletének csak körülbelül 16 °C-nak kell lennie.

Valamennyi eddig ismertetett találmány szerinti megoldással teljesen pasztörizált iszapot kapunk, mert valamennyi esetben a rothasztórendszerbe bevezetett iszapot egy aerob zónán vezetjük keresztül, amelyben 50-52 °C hőmérséklet uralkodik és így az iszap teljes mértékben pasztörizálódhat. Egyes esetekben azonban nincs szükség arra, hogy az iszapfeldolgozó rendszerből kilépő iszap teljesen pasztörizált legyen, illetve vannak olyan esetek, amikor maga az iszap nem kívánt pasztörizálást, mert gyakorlatilag nem tartalmaz patogén mikroorganizmusokat. Az 5. ábrán egy olyan változat sematikus áramlási diagramját mutatjuk be, amelyben a rendszerbe belépő iszap kisebb részét közvetlenül a második rothasztási zónába vezetjük és amely különösen azokban a fent említett esetekben alkalmazható előnyösen, amelyeknél nincs szükség az iszap teljes pasztörizálására. Az

5. ábrán bemutatott eljárásnál a rendszerbe belépő iszap legnagyobb részét a 331 útvonalon a fedett 310 első rothasztási zónába juttatjuk. A 310 első rothasztási zónába való bevezetés előtt a 331 útvonalon vezetett iszapot kívánt esetben a 330 metántüzelésű melegítővel előmelegíthetjük.

A legalább 50 térfogat % és előnyösen legalább 80 térfogat % oxigént tartalmazó levegőztető gázt a 317 vezetéken keresztül juttatjuk a 310 aerob rothasztási zónába. A zónába áramló iszapot alkalmasan keverjük és folyamatosan recirkuláltatjuk az oxigéntartalmú levegőztető-gázzal szemben. Ennek végrehajtására a 312 keverőegység szolgál. Az iszap és levegőztető-gáz mennyiségét és bevezetésének sebességét úgy választjuk meg, hogy a 310 zónában biztosítva legyenek az aerob rothasztás feltételei. Az iszapot az aerob zónában 4—48 órán keresztül a 45 és 75 °C közötti termofil hőmérséklettartományban tartjuk. Az oxigénben elszegényedett gázt a 318 vezetéken távolítjuk el az első rothasztási zónából, míg a biológiailag lebontható szuszpendált szilárd anyagoktól részben megszabadított iszapot elkülönítve, a 316 vezetéken keresztül vezetjük el.

A részlegesen stabilizált iszapot ezután a 316 vezetéken át a mezofil hőmérséklettartományban működő 320 második rothasztási zónába vezetjük. Mivel az első zónát elhagyó iszap hőmérséklete 45-75 °C, az iszapot a második zónába történő bevezetés előtt általában hűteni kell ahhoz, hogy a mezofil anaerob rothasztáshoz szükséges előnyös mezofil hőmérséklet biztosítható legyen. Az 5. ábrán szemléltetett megoldás szerint a bevezetett iszap kisebb része a 330 metánfűtésű melegítőt és a 310 aerob rothasztási zónát elkerülve a 329 vezetéken keresztül kerül bevezetésre és a 316 vezetékben közvetlenül összekeveredik az első zónát elhagyó meleg iszappal. A közvetlenül bevezetett iszap áramlási sebességét ügy választjuk meg, hogy az egyesített iszapáram hőmérséklete az anaerob zónába 16 történő belépéskor alkalmas legyen arra, hogy a hőmérsékletet 35—40 °C-on tartsuk.

A második zónában az iszapot keverjük úgy, hogy a metángázt recirkuláltatjuk az iszappal szemben. Ezzel a második zónában megfelelően nagy stabilizálási sebességet tudunk biztosítani. A második zónában lejátszódó biokémiai reakciók során termelődő metángázt a 323 vezetéken vezetjük el. A kapott gáz egy részét a 340 útvonalon a 326 kompresszorba vezetjük, majd a kapott komprimált metángázt visszavezetjük a második zóna iszapjába, például valamely alkalmasan kiképzett porlasztó segítségével. Ezzel biztosítjuk az iszap keverését. A 323 vezetékben áramló metángáz egy részét a 327 vezetéken keresztül a 330 metántüzelésű melegítőbe juttathatjuk, míg a fennmaradó részt a 328 vezetéken távolítjuk el a rendszerből. A tovább stabilizált iszapot, amelynek biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalma a rendszerbe a 331 útvonalon bevezetett iszap eredeti biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalmának legfeljebb 40%-a, a 325 vezetéken távolítjuk el a második rothasztási zónából és vagy további feldolgozásnak, például víztelenítésnek véljük alá, vagy véglegesen elvezetjük, vagy e két megoldás kombinációját alkalmazzuk.

A találmány szerinti eljárás előnyeit a következő példákkal szemléltetjük.

1. példa

Ebben a példában a találmány szerinti eljárásnak á

2. ábrán bemutatott foganatosítási módját hasonlítjuk össze egy szokásos, nagy hatásfokú anaerob rendszerrel. A kísérleteket 10 millió gallon/nap (MGD) kapacitással dolgozó szennyvíz-feldolgozó üzem hulladékiszapjával végeztük. A következőkben szereplő hivatkozási számok a 2. ábra sematikus áramlási diagramjára vonatkoznak.

A 2. ábra szerinti berendezésbe a 111 vezetéken keresztül egy elsődleges és másodlagos iszap 50-50%-os, 18 °C-os elegyét juttatjuk. Az iszapot, melynek teljes szuszpendált szilárdanyag-tartalma 39 400 mg/liter és illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalmának a teljes szuszpendált szilárdanyag-tartalmához viszonyított aránya 72%, 0,09 MGD áramlási sebességgel tápláljuk be a rendszerbe. Annak érdekében, hogy az iszapot a 110 aerob rothasztási zónában 24 órás tartózkodási idő mellett 50 °C-os működési hőmérsékleten tarthassuk, a beáramló iszapot a 130 metánfűtésű melegítővel körülbelül 23 °C-ra melegítjük. Abból kiindulva, hogy a metángáz fűtőértéke 50%-os hővé alakulást tesz lehetővé, az anaerob rothasztási zónában termelt metángázból megközelítőleg 25 000 lb³/nap mennyiséget kell a 130 melegítőbe vezetni.

Az aerob zónában az illékony szuszpendált szilárd anyagok mennyiségének körülbelül 8%-os csökkenése érhető el (ami 16% biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyagnak felel meg, mert a biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyagok a teljes illékony szuszpendált szilárdanyag-mennyiségnek megközelítőleg az 50%-át teszik ki), így a 120a savanyító alegységbe a 114 vezetéken

-1633 keresztül betáplált iszap illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalma 26 100 mg/litér. A savanyítózónát a termofil hőmérséklettartományban üzemeltetjük. Az iszap tartózkodási ideje ebben a zónában 24 óra, mialatt a bevezetett iszap illékony szuszpendált szüárdanyag-tartalmának 10%-os csökkenése érhető el. Ennek megfelelően a savanyító zónát elhagyó iszap illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalma 23 500 mg/liter. Ezt az iszapot a 126 útvonalon vezetjük a 120b metánfermentációs egységbe. Az iszapnak a 115 hőkicserélőben végzett hűtésével biztosítjuk, hogy a fermentációs zóna hőmérséklete 38 °C legyen.

A metánfermentációs zónában a tartózkodási idő 5 nap, melynek leteltével a teljes illékony szuszpendált szilárdanyag mennyiségének csökkenése eléri a 40%-ot. A metánfermentációs zóna naponta megközelítőleg 73 000 lb³ metángázt termel, ami 43 millió BTU/nap értéknek felel meg. Miután a metánfűtésű melegítő működtetéséhez naponta 25 000 lb³ metángázra van szükség, naponta 48 000 lb³ metángáz válik szabaddá a rendszerből naponta, és fordítható egyéb célokra.

Ha a fenti eljárás során feldolgozott 0,09 millió gallon/nap egyesített iszapmennyiséget szokásos anaerob emésztőtartályba juttatjuk, az iszapot megközelítőleg 13 napig kell az anaerob tartályban tartani ahhoz, hogy a szilárdanyagok mennyisége a fent leírttal azonos mértékben csökkenjen. Bár a szokásos rothasztó berendezés naponta 128 000 lb³ metángázt termel, ami 77 millió BTU/nap értéknek felel meg, naponta körülbelül 60 millió BTU-ra van szükség, 50%-os hővé alakulási hatásokkal számolva ahhoz, hogy a tartályban optimális hőmérsékletet biztosítsunk. így a szokásos rendszer a találmány szerinti eljárás fent leírt foganatosítási módjával összehasonlítva, 86%-kal nagyobb tartályt igényel a megnövekedett tartózkodási idő következtében, ezenkívül a hagyományos rendszerrel normál működési feltételek mellett körülbelül 40%-kal kevesebb tetszés szerint hasznosítható metánt kapunk.

II. példa

Ebben a példában az 5. ábrára hivatkozva szemléltetjük a találmány szerinti eljárás egy meghatározott foganatosítási módját. A rendszerbe bevezetett iszap 50-50%-os arányban egy szennyvíz-feldolgozó telep elsődleges és másodlagos iszapjának keveréke, melynek betáplálása 0,06 MGD sebességgel történik. A 311 vezetéken bevezetett 20°C-os, 4% teljes szuszpendált szilárdanyag-tartaimú (VSS/TSS = 0,75) iszapot két részre osztjuk, 0,046 MGD mennyiség a 331 útvonalon közvetlenül a termofil aerob rothasztási zónába kerül míg 0,014 MGD mennyiséget a 329 vezetéken át vezetünk. Mivel a 311 vezetéken áramoltatott iszap hőmérséklete és szuszpendált szilárdanyag-tartalma kellően magas ahhoz, hogy biztosítsa a 310 termofil aerob rothasztási zónában az autotennális működés feltételeit, ebben az esetben nincs arra szükség, hogy az iszapot az aerob zónába történő bevezetés előtt felmelegítsük. A 310 aerob zónában a tartózkodási idő megközelítőleg 24 óra és mint már említettük, a zóna belsejében a termőül hőmérséklet autotennális úton érhető el. Az aerob zónából a 316 vezetéken 50°C-os hőmérsékletű pasztörizált iszapot vezetünk el, amelyet a 329 útvonalon vezetett hideg iszappal elkeverve, lehűtünk.

Az így kapott kombinált iszapáramot ezután a 320 anaerob zónába vezetjük, ahol az iszapot levegő kizárása mellett körülbelül 8 napig tartjuk, mialatt a teljes illékony szilárdanyag mennyiség 40%-kal, a biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyag mennyiség 80%-kal csökken. Az anaerob zónában naponta körülbelül 72000 lb³ metángáz termelődik, amely körülbelül 40 millió BTU-nak felel meg. Ez a metánmennyiség teljes mértékben felhasználható tetszőleges célra.

Ha a 0,06 MGD iszapmennyiséget a találmány szerinti berendezés helyett szokásos hatékony működésű anaerob emésztőtartályba vezetjük, ahhoz, hogy az illékony szilárdanyagok mennyisége azonos mértékben csökkenjen, körülbelül 15 napos tartózkodási időre van szükség. Bár a hagyományos rendszerben naponta 90000 lb³ metángáz termelődik, ami napi 50 millió BTU-nak felel meg, 50%-os hővé alakulási hatásfok esetében körülbelül 45 millió BTU-ra van szükség naponta ahhoz, hogy a tartályban optimális anaerob rendszerek esetében körülbelül 65%-kal nagyobb tartózkodási időre van szükség, ugyanakkor naponta csak 5 millió BTU-nak megfelelő metángáz keletkezik szemben a találmány szerinti <* eljárással kapott 40 millió BTU-nak megfelelő gázzal, így tehát, miután a hagyományos rendszerben a keletkezett metángáz mennyiségének jelentős részét az iszap fűtésére használják fel, a hagyományé: rendszenei lényegesen kevesebb szabadon felhasználható metángázt termelünk, mint a találmány szerinti eljárással.

III. példa

Ebben a példában a találmány szerinti eljárásnak egy az 1. ábrán szemléltetett foganatosítási módját hasonlítjuk össze egy hagyományos nagyhatásfokú anaerob iszaprothasztási rendszer működésével.

Szennyvíz oxigénes kezelésével kapott másodlagos iszapot, melynek hőmérséklete 15 °C, először egy 22 hőkicserélőben az anaerob zónát elhagyó iszap segítségével előmelegítünk, majd az előmelegítést a 15 hőkicserélőben a termofil aerob zónából elvezetett iszap felhasználásával tovább folytatjuk. Az első, 22 hőkicserélőben az iszap hőmérséklete 15°C-ról körülbelül 25 °C-ra emelkedik, míg az anaerob zónát elhagyó stabilizált iszap hőmérséklete 35 °C-ról körülbelül 25 °C-ra csökken. A 15 hőkicserélőben végrehajtott második hőkicserélési lépésben a beáramló iszap hőmérséklete körülbelül 30 °C-ra emelkedik, míg a 10 aerob zónából elvezetett iszap hőmérséklete 50 °C-ról körülbelül 45 °C-ra csökken. A beáramló iszap teljes szilárdanyag-tartalma (MLSS) 34 400 mg/liter és illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalmának teljes szuszpendált szilárdanyag-tartal· mához viszonyított aránya 78%. Az iszapot 0,06 MGD sebességgel vezetjük be a 10 első rothasztási zónába. Az első aerob zóna hőmérséklete 50 °C és az iszap 24 órán keresztül tartózkodik a zónában.

Az aerob lépésben az illékony szuszpendált szilárdanyagok mennyisége körülbelül 16%-kal, a

-1735 biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyagok mennyisége körülbelül 32%-kal csökken, így körülbelül 22 500 mg/litér illékony szuszpendált szilárdanyagot tartalmazó részlegesen stabilizált iszapot kapunk. Ezt a 15 hőkicserélőben végrehajtott hőkicserélés után a 16 anaerob zónába vezetjük.

Az anaerob zónában az iszap 8 napon keresztül tartózkodik, ez alatt az iszap teljes illékony szuszpendált szilárdanyag mennyisége 429^kal biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyag mennyisége 84%-kal csökken, az integrált rendszerre számítva. Az anaerob zónában körülbelül 51 800 ft³ metángáz termelődik naponta, amely körülbelül 28 millió BTU napi teljes fűtőértéknek felel meg. Ezt a metángázt a rendszerből elvezetve, teljes egészében felhasználhatjuk tetszőleges célra.

Ha a 0,06 MGD iszapmennyiséget a találmány szerinti eljárás helyett egy hagyományos nagyhatásfokkal működő anaerob rendszerrel dolgozzuk fel, legalább 14 napos tartózkodási időre van ahhoz szükség, hogy az illékony szuszpendált szilárdanyagok mennyisége ugyanolyan mértékben csökkenjen, mint a találmány szerinti eljárás esetében. Bár a hagyományos rendszerben naponta 84 600 ft³ metángáz keletkezik, ami 47 millió BTU napi fűtőértéknek felel meg, ebből 50%-os hővé alakulással számolva körülbelül 45 millió BTU szükséges ahhoz, hogy a tartályban biztosítsuk az optimális működés feltételeit. így a hagyományos anaerob eljárás végrehajtásához körülbelül 55%-kal nagyobb tartályra van szükség, ugyanakkor naponta körülbelül 26 millió BTU fűtőértéknek megfelelő metángázzal kevesebb gáz áll rendelkezésre egyéb felhasználás céljára.

Bár az eddigiekben részletesen ismertettük a találmány szerinti eljárás előnyös foganatosítási módjait, nyilvánvaló, hogy egyéb közeleső megoldások is a találmány tárgykörébe tartoznak. így például a találmány szerinti eljárás aerob rothasztási lépését sorbakötött tartályokban, vagy egy megosztott medencében egyaránt végrehajthatjuk, ahol a sorbakötött tartályok vagy a medence elkülönített részei az aerob rothasztási zóna alzónáiként működnek. Dyen felépítésű berendezések jól ismertek a területen jártas szakemberek számára és például leírásra kerülnek a korábban már említett 3 926 794 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban.

Claims (47)

1. Szabadalmi igénypontok:

   1. Aerob/anaerob iszaprothasztási eljárás, azzal jellemezve, hogy a feldolgozni kívánt iszapot és egy legalább 20 térfogat % oxigént tartalmazó levegőztető gázt egy első, adott esetben fedett rothasztási zónába vezetünk, az aerob rothasztáshoz szükséges mennyiségben és sebességgel elkeverjük őket, mimellett az iszap teljes szuszpendált szilárdanyag-tartalmát (MLSS) legalább 20 000 mg/liter értéken, az iszap hőmérsékletét pedig 35 °C és 75 °C között tartjuk;

   az iszapot az első, aerob rothasztási zónában 4-48 órán át, vagy addig tartjuk, míg az iszap biológiailag lebontható, illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalma 5-20%-ra nem csökken, és a részlegesen 18 stabilizált iszapot kiürítjük az első rothasztási zónából;

   az első rothasztási zónából kiürített részlegesen stabilizált iszapot egy fedett, második rothasztási zónában anaerob körülmények között rothasztjuk, mimellett az iszap hőmérsékletét - mindaddig, míg az iszap biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalma az első rothasztási zónába bevezetett iszap biológiailag lebontható, illékony szuszpendált szilárdanyag tartalmának 40%-a alá nem csökken, mimellett metángáz keletkezik - 25 °C és 60 °C között tartjuk, és a tovább stabilizált iszapot és a metángázt eltávolítjuk a második rothasztási zónából. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az első rothasztási zónában az iszap és a levegőztető gáz megfelelő mennyiségben való és sebességű elkeverése során az illékony szuszpendált szilárdanyagok egy súlyegységére számítva legalább 0,03 súlyegység oxigént használunk fel.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az első rothasztási zónában az iszap és a levegőztető gáz megfelelő mennyiségben való és -sebességű elkeverése során az illékony szuszpendált szilárdanyagok egy súlyegységére számítva 0,10-0,35 súlyegység oxigént használunk fel. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az első zónában a bevezetett iszap illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalmát 5—20%-kal csökkentjük. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az első rothasztási zónát fedéllel ellátva gázteret hozunk létre az iszap felett és legalább 50 térfogat % oxigént tartalmazó levegőztető gázt használunk. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
6. 6. Az 5. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a levegőztető gázt vagy a folyós iszapot az első rothasztási zónában a másik folyékony fázissal szemben recirkuláltatjuk, és a legalább 21% oxigént tartalmazó, oxigénben elszegényedett gázt a részlegesen stabilizált iszaptól elkülönítve távolítjuk el a rendszerből. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az első rothasztási zónába olyan iszapot vezetünk be, teljes szuszpendált szilárdanyag-tartalma 20 000 és 80 000 mg/liter között van. (Elsőbbsége: 1978.

   VII. 26.)
8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az iszapot az első rothasztási zónában 12-30 órán át tartjuk. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az iszapnak az első rothasztási zónába történő bevezetése előtti melegítésével a zóna hőmérsékletét 35—75 °C között tartjuk. (Elsőbbsége: 1978.

   VII. 26.)

   -1837
10. 10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy a második rothasztási zónában az iszap hőmérsékletét a mezofil rothasztásnak megfelelő 35—40 °C tartományban tartjuk.
11. 11. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy a második rothasztási zónában az iszap hőmérsékletét a termofil rothasztásnak megfelelő 45-50 °C tartományban tartjuk. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
12. 12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy a második rothasztási zónában az iszap tartózkodási idejének megfelelő megválasztásával a második zónából kilépő iszap biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalma az első zónába bevezetett iszapéhoz viszonyítva 20% alá csökkentjük. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
13. 13. A 12. igénypont szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy az iszap tartózkodási idejét a második rothasztási zónában 4—12 napra választjuk. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
14. 14. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy az első és második rothasztási zóna felület/térfogat arányát egyaránt kisebb mint 0,8 m²/m³-re választjuk. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
15. 15. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatositási módja, azzaljellemezve, hogy a második rothasztási zónában az iszapot a metángáz recirkuláltatásával keverjük. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
16. 16. Az 1-15. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy a levegőztető gáznak az első rothasztási zónába való bevezetés előtti melegítésével a zóna hőmérsékletét 35 és 75 °C között tartjuk (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
17. 17. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy az iszapot az első rothasztási zónába történő bevezetés előtt a második zónából elvezetett tovább stabilizált iszappal való indirekt hőkicserélés útján előmelegítjük. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
18. 18. A 17. igénypont szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy a második zónában az iszap hőmérsékletét 35 és 40 °C között tartjuk és a felmelegített iszapot az első rothasztási zónába való bevezetés előtt tovább melegítjük az első zónából eltávolított részlegesen stabilizált iszappal történő indirekt hőkicserélés útján. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
19. 19. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy a második rothasztási zónát egy savanyító alzónára és egy metánfermentációs alzónára osztjuk, a részlegesen stabilizált iszapot az első rothasztási zónából a savanyító alzónába vezetjük, ebben tartjuk 24—60 órán keresztül, a savanyú iszapot a metánfermentációs alzónába vezetjük és ott tartjuk 35-40 °C hőmérsékleten, 4—8 napon keresztül. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
20. 20. A 19. igénypont szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy a metánfermentációs alzóna hőmérsékletét 37—38^C-on tartjuk. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
21. 21. A 19. igénypont szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy a savanyító alzónában az iszapot 45—75 °C hőmérsékleten tartjuk és az elvezetett savanyú iszap hőmérsékletét a metánfer5 mentádós alzónába történő bevezetés előtt 35-40 °C-ra csökkentjük. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
22. 22. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy biológiailag lebontható szuszpendált szilárd anyagokat tartalmazó

    0 szennyvíz kezelése során - amelynek szennyezettségi mértékét a biokémiai oxigénigény (BŐD) jellemzi a szennyvízből biológiailag lebontható szuszpen5 dalt szilárd anyagokat tartalmazó elsődleges iszapot különítünk el, csökkent szilárdanyag-tartalmú elsődleges iszap formájában, a kapott elsődleges iszapot és a recirkuláltatott iszapot elkeverjük és levegőztetésével csökkent

    0 BOD-ú folyadékelegyet állítunk elő, a kapott folyadékelegyet tisztított és aktivált iszapra választjuk szét, majd az aktivált iszapot túlnyomórészben vagy teljes egészében recirkuláltatjuk és összekeverjük az '5 elsődleges iszappal, végül az első iszapot és a nem recirkuláltatott aktivált iszapot az elsődleges rothasztási zónába vezetjük. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.) •0
23. 23. Eljárás szennyvizek tisztítására fedett levegőz_; tető zónában, az aktivált iszap rothasztásával oxigén gázzal, majd anaerob úton, melynek során

    a) legalább 40 térfogat % oxigént tartalmazó első

    15 gázt vezetünk a rendszerbe és elkeverjük a szennyvízzel és a visszavezetett iszappal egy fedett levegőztető zónában, a levegőztető gáz és a kevert folyadék érintkezését - annyi ideig, hogy a kevert folyadék oldott oxigéntartalma (DO) legalább 0,5 mg/liter leΌ gyen - biztosítjuk, a kevert folyadékot tisztított folyadékra és aktivált iszapra elkülönítjük, és az c¹ nem fogyasztott oxigéntartalmú gázt - olyan sebességgel, hogy az oxigéntartalma ne haladja meg a rothasztó zónába bevezetett teljes oxigénmennyiség

    5 40%-át - elvezetjük a levegőztető zónából;

    b) az aktivált iszap legalább 85 súly%-át visszavezetjük a levegőztető zónába;

    c) legalább 80 térfogat % oxigént tartalmazó második gázt vezetünk a rendszerbe, és ezt összekeΌ verjük az első gáz egy részével;

    d) a második gázt és a nem recirkuláltatott aktivált iszapot a b) lépésből egy fedett rothasztó zónába vezetve, és abban az aerob rothasztás feltételeit kielégítő ideig és sebességgel keverjük, és eköz5 ben az iszap szuszpendált szilárdanyag-tartalmát (MLSS) 20 000 mg/liter értéken tartjuk;

    e) az iszapot a d) lépés során 35-75 °C-on tartjuk: a rothasztási zónában;

    f) A részlegesen stabilizált iszapot és oxigénben >0 elszegényedett, legalább 40% oxigén-tartalmú, rothasztási gázt - olyan mértékben, hogy az oxigénben elszegényedett rothasztási gáz oxigéntartalma a rothasztási zónába belépő második gáz oxigén-tartalmának legalább 35%-a legyen - elkülönítve kiürit15 jük;

    -1939

    18096/

    g) az f) lépésben kapott oxigénben elszegényedett gáz túlnyomórészét vagy teljes mennyiségét visszavezetjük az a) lépésbe, ahol első gázként használjuk fel, azzal jellemezve, hogy az e) lépés során az iszap biológiailag lebontható szuszpendált szilárdanyag-tartalmának részleges lebontása céljából az első rothasztási zónában az iszapot 4—48 órán át tartjuk;

    a részletesen stabilizált iszapot az f) lépésből egy második fedett rothasztási zónába vezetjük;

    az iszapot a második rothasztási zónában anaerob körülmények között 25—60 °C hőmérsékleten annyi ideig tartjuk, mindaddig amíg az iszap biológiailag lebontható, illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalma a zónába a d) lépésben bevezetett aktivált iszap biológiailag lebontható, illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalmának 40%-ánál kisebb nem lesz és metángáz keletkezik, majd a tovább stabilizált iszapot és a metángázt elvezetjük az emésztési zónából. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
24. 24. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a második rothasztási zónából eltávolított metángázt oxigén-tartalmú gázzal keverjük el és a gázelegyet elégetve biztosítjuk, hogy az első és/vagy második rothasztási zóna emelt hőmérsékletén működjön. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
25. 25. A 24. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a metángázt és az oxigén-tartalmú gázt elkeveive és a gázelegyet elégetve az első zóna hőmérsékletét 35—75 °C-on tartjuk. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
26. 26. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az iszap hőmérsékletét az első rothasztási zónában a 45-75 °C-os termofil hőmérséklet-tartományban és a második rothasztási zónában a 30-60 °C hőmérséklettartományban tartjuk. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
27. 27. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy

    a) az iszapot és legalább 50 térfogat % oxigént tartalmazó levegőztető gázt egy első, fedett rothasztási zónába vezetjük és abban az aerob rothasztás feltételeinek megfelelő mennyiségben és arányban elkeverjük, miközben az iszap teljes szuszpendált szilárdanyag-tartalmát legalább 20 000 mg/liter értéken tartjuk;

    b) az iszapot az első rothasztási zónában az a) lépés végrehajtása során a termofil hőmérsékleti tartományban, 45-75 °C-on tartjuk;

    c) a b) lépést 4-48 órán át végezzük, mimellett az első zónába bevezetett iszap biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalmát részlegesen lecsökkenjük;

    d) az első rothasztási zónából a részletesen stabilizált iszapot és a legalább 21% oxigéntisztaságú oxigénben elszegényedett rothasztási gázt elkülönítve eltávolítjuk;

    e) a részlegesen stabilizált iszapot egy második fedett rothasztási zónába vezetjük;

    f) az iszapot a második rothasztási zónában anaerob körülmények között, 30-60 °C hőmérsékleten 20 tartiuk, mindaadig amíg az iszapban jelen levő biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyagok mennyisége az első zónába bevezetett iszap biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalmának kevesebb mint 40%-ára nem csökkenjen, és metángáz képződik, és a kapott, tovább stabilizált iszapot és a metángázt elvezetjük a második rothasztási zónából. (Elsőbbsége: 1978. VII. 26.)
28. 28. Iszaprothasztási eljárás azzal jellemezve, hogy

    a) egy folyékony állapotú iszapot és egy legalább 50 térfogati oxigént tartalmazó levegőztető gázt egy első, fedett rothasztási zónába vezetünk és elkeverjük őket, mimellett a folyékony elegy oldott oxigéntartalmát legalább 2 mg/liter értéken és az iszap teljes szuszpendált szilárdanyag-tartalmát legalább 20 000 mg/liter értéken tartjuk;

    b) az iszapot az első rothasztási zónában az a) lépés végrehajtása során a termofil hőmérsékleti tartományban, 45—75 °C hőmérsékleten tarjuk;

    c) a b) lépés végrehajtása során az iszapot 4-48 óráig tartjuk az első rothasztási zónában - mimellett az iszap biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalma részlegesen lecsökken -;

    d) a kapott, részlegesen stabilizált iszapot és a legalább 21% oxigéntisztaságú, oxigénben elszegényedett rothasztási gázt elkülönítve elvezetjük az első rothasztási zónából;

    e) a kapott, részlegesen stabilizált iszapot egy második, fedett rothasztási zónába vezetjük;

    f) az iszapot a második rothasztási zónában anaerob körülmények között, 30-60 °C hőmérsékleten tartjuk, mindaddig amíg az iszap biológiailag lebontható illékony szilárdanyag-tartalma az első rothasztási zónába vezetett iszap biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalmának kevesebb mint 40%-ára nem csökken és metángáz képződik, és a kapott tovább stabilizált iszapot és metángázt eltávolítjuk a második rothasztási zónából. (Elsőbbsége: 1977. X. 13.)
29. 29. A 28. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az első rothasztási zónába olyan iszapot vezetünk, amelynek teljes szuszpendált szilárdanyag-tartalma 20 000-60 000 mg/liter. (Elsőbbsége: 1977. X. 13.)
30. 30. A 28. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az iszapot az első rothasztási zónában 12-24 órán át tartjuk. (Elsőbbsége: 1977. X. 13.)
31. 31. A 28. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az iszapot az első zónába történő bevezetés előtt a b) lépéshez szükséges hőmérsékletre előmelegítjük. (Elsőbbsége: 1977.X. 13.)
32. 32. A 28. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az f) lépésben a hőmérsékletet a 35-40 °C tartományban tartjuk, amely a második rothasztási zónában megfelel a mezofil rothasztás feltételeinek. (Elsőbbsége: 1977.

    X. 13.)

    -2041
33. 33. A 28. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az f) lépésben a hőmérsékletet a 45-50 °C tartományban tartjuk, amely a második rothasztási zónában megfelel a termofil rothasztás feltételeinek. (Elsőbbsége: 1977. X. 13.)
34. 34. A 28. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az f) lépésben az iszap tartózkodási idejét úgy választjuk meg, hogy az iszap biológiailag lebontható, illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalma az első rothasztási zónába bevezetett iszap biológiailag lebontható illékony szuszpendált szilárdanyag-tartalmának kevesebb mint 20%-ára csökkenjen. (Elsőbbsége: 1977. X. 13.)
35. 35. A 28. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az f) lépés végrehajtása során az iszap tartózkodási idejét 4—12 napra választjuk. (Elsőbbsége: 1977. X. 13.)
36. 36. A 28. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az első és második rothasztási zóna felület/térfogat arányát egyaránt 0,08 m^J/m³-re választjuk. (Elsőbbsége: 1977. X. 13.)
37. 37. A 28. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az iszapot a második rothasztási zónában a metángáz recirkuláltatásával keveijük. (Elsőbbsége: 1977. X. 13.)
38. 38. A 28. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a levegőztető gázt az első rothasztási zónába történő bevezetés előtt a b) lépéshez szükséges hőmérsékletre előmelegítjük. (Elsőbbsége: 1977. X. 13.)
39. 39. A 28. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az iszapot az első rothasztási zónába történő bevezetés előtt a második rothasztási zónából elvezetett tovább stabilizált iszappal végrehajtott indirekt hőkicserélés útján melegítjük elő. (Elsőbbsége: 1977. X. 13.)
40. 40. A 39. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az f) lépésben a hőmérsékletet 35—40 °C-on tartjuk és az ily módon felmelegített iszapot az első rothasztási zónába történő bevezetés előtt tovább melegítjük, az első rothasztási zónából elvezetett, részlegesén stabilizált iszappal való indirekt hőkicserélés útján. (Elsőbbsége: 1977. X. 13.
41. 41. A 28. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a második rothasztási zónát egy savanyító alzónára és egy metán fermentációs alzónára osztjuk, az első rothasztási zónából elvezetett részlegesen stabilizált iszapot a savanyító alzónába vezetjük, és abban 24—60 órán át tartjuk, a kapott savanyított iszapot az első savanyító alzónából a metánképző alzónába vezetjük, és abban

    4—8 napon keresztül 35—40 °C-on tartjuk. (Elsőbbsége: 1977. X. 13.)
42. 42. A 41. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy a metánfermentációs alzónában az iszapot 37-38 °C-on tartjuk. (Elsőbbsége: 1977. X. 13.)
43. 43. A 41. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az iszapot az első savanyító zónában 45-75 °C-on tartjuk és a kapott savanyított iszapot a savanyító zónából való elvezetés után és a metán fermentációs alzónába történő elvezetés előtt 35—40 °C hőmérsékletre hűtjük. (Elsőbbsége: 1977. X. 13.)
44. 44. A. 28. igénypont szerinti eljárás foganatod tási módja, azzal jellemezve, hogy biológiailag lebontható, szuszpendált szilárd anyagokat tartalmazó szennyvízből a biológiailag lebontható szuszpendált szilárd anyagokat elsődleges iszap formájában elkülönítjük, a visszamaradó elsődleges folyadékot és reciikuláltatott iszapot elkeveijük egymással és annyi ideig és olyan sebességgel levegőztetjük, hogy csökkent BOD-ú kevert folyadékot kapjunk;

    a kevert folyadékot tisztított folyadékfázisra és aktivált iszapfözisra különítjük, és az aktivált iszapot nagyrészt vagy teljes egészében visszavezetjük az elsődleges folyadékfázisba, majd az elsődleges iszapot és a vissza nem vezetett aktivált iszapot bevezetjük az a) lépés végrehajtásához használt első rothasztási zónába. (Elsőbbsége: 1977.X. 13.)
45. 45. Eljárás szennyvizek tisztítására fedett levegőztető zónában, az aktivált iszap oxigéngázzal végzett rothasztásával, majd anaerob rothasztásával, amelynek során

    a) egy legalább 40 térfogat % oxigént tartalmazó első gázt vezetünk be a levegőztető zónába és a szennyvízzel elkeverjük, majd a fedett levegőztető zónába visszavezetett iszap hozzákeverésével az elkevert folyadékok legalább egyikét a levegőztető zónában - olyan mennyiségben és arányban, hogy a kevert elegy oldott oxigéntartalma (DO) legalább 0,5 mg/liter legyen - folyamatosan recirkuláltatjuk, a folyadékot tisztított folyadékfázisra és aktivált iszapfázisra szétválasztjuk, és a csökkent oxigéntartalmú gázt a levegőztető zónából - olyan mértékben, hogy oxigéntartalma a rothasztási zónába bevezetett teljes oxigénnek legfeljebb 40%-a legyen elvezetjük;

    b) az aktivált iszap legalább 85 súly%-nyi menynyiségét a levegőztető zónába visszavezetjük;

    c) legalább 80 térfogat % oxigént - és az első gáz egy részét - tartalmazó második gázt alkalmazunk;

    d) a második gázt és a vissza nem vezetett aktivált iszapot bevezetjük egy fedett rothasztási zónába, és ezeket - úgy, hogy az iszap oldott oxigéntartalma legalább 2 mg/liter és teljes szuszpendált szilárdanyag-tartalma (MLSS) legalább 20 000 mg/liter legyen - elkeveijük;

    e) az iszap hőmérsékletét a d) lépés végrehajtása során a termofil rothasztásnak megfelelő 45-75 °C-on tartjuk;

    f) a részlegesen stabilizált iszapot és az oxigénben elszegényedett, legalább 40% oxigén tisztaságú rothasztási gázt a rothasztási zónából - olyan mértékben, hogy az oxigénben elszegényedett rothasztási gáz oxigén-tartalma a rothasztási zónába bevezetett második gáz oxigéntartalmának legalább 35%-a legyen - elkülönítetten elvezetjük;

    g) az f) lépésből elvezetett oxigénben elszegényedett rothasztási gázt az első gáz túlnyomórészeként a fedett levegőztető zónába bevezetjük, azzal jellemezve, hogy

    -2143

    h) az e) lépés végrehajtása során az iszapot 4-48 órán át tarljuk a rothasztási zónában;

    i) a kapott, részlegesen stabilizált iszapot az f) lépésből egy második fedett rothasztási zónába vezetjük, és

    j) az iszapot a második rothasztási zónában anaerob körülmények között, 30-60 °C hőmérsékleten tartjuk, mindaddig amíg az iszap biológiailag lebontható, illékony szilárdanyag-tartalma az a) lépésben a rothasztási zónába bevezetett aktivált iszap biológiai- ¹⁰ lag lebontható, illékony szilárdanyag-tartalmának kevesebb, mint 40%-ára nem csökken, és metángáz képződik, majd a kapott, tovább stabilizált iszapot és metángázt elvezetjük a második rothasztási zónából.
46. 46. A 28. igénypont szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy a második rothasztási

    5 zónából elvezetett metángázt oxigén-tartalmú gázzal keverjük el és a kapott gázelegy elégetésével biztosítjuk azt a hőt, amely az iszapnak az első és második rothasztási zónában emelt hőmérsékleten való tartásához szükséges.
47. 47. A 46. igénypont szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy a metángázt és az oxigéntartalmú gáz elégetésével az iszap hőmérsékletét az első rothasztási zónában 45-75 ⁴C-on tartjuk.