HU224163B1 - Eljárás hulladékanyag kezelésére egyetlen eleveniszapban levő mikroorganizmusok anyagcsere-aktivitásának szabályozása útján, és berendezés hulladékanyag kezelésére az eljárással - Google Patents
Eljárás hulladékanyag kezelésére egyetlen eleveniszapban levő mikroorganizmusok anyagcsere-aktivitásának szabályozása útján, és berendezés hulladékanyag kezelésére az eljárással Download PDFInfo
- Publication number
- HU224163B1 HU224163B1 HU9900306A HUP9900306A HU224163B1 HU 224163 B1 HU224163 B1 HU 224163B1 HU 9900306 A HU9900306 A HU 9900306A HU P9900306 A HUP9900306 A HU P9900306A HU 224163 B1 HU224163 B1 HU 224163B1
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- reactor
- aeration
- oxygen
- biomass
- rate
- Prior art date
Links
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 211
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 211
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 210
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims description 17
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 title description 20
- 238000009434 installation Methods 0.000 title description 2
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims abstract description 112
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 90
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 83
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 81
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 66
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 57
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 47
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 39
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 34
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 29
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 19
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 claims description 19
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 11
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 11
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims description 11
- 230000036387 respiratory rate Effects 0.000 claims description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 8
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 claims description 8
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 7
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 claims description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- 230000004941 influx Effects 0.000 claims description 3
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims description 2
- 239000010800 human waste Substances 0.000 claims description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001546 nitrifying effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 2
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 claims 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 claims 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 claims 1
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 claims 1
- 239000010794 food waste Substances 0.000 claims 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims 1
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 21
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 16
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 10
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 10
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 description 9
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 9
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 8
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 8
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 7
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 7
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 7
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 6
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 5
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 4
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 4
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 4
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 3
- 239000005446 dissolved organic matter Substances 0.000 description 3
- 230000035611 feeding Effects 0.000 description 3
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 3
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 241000894007 species Species 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 230000003311 flocculating effect Effects 0.000 description 2
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 2
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001477 organic nitrogen group Chemical group 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 1
- 210000000712 G cell Anatomy 0.000 description 1
- 229920002306 Glycocalyx Polymers 0.000 description 1
- 229920002527 Glycogen Polymers 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 238000011021 bench scale process Methods 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 1
- 230000003833 cell viability Effects 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000037213 diet Effects 0.000 description 1
- 235000005911 diet Nutrition 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 210000004517 glycocalyx Anatomy 0.000 description 1
- 229940096919 glycogen Drugs 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011005 laboratory method Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000031852 maintenance of location in cell Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 210000004379 membrane Anatomy 0.000 description 1
- 238000003798 microbiological reaction Methods 0.000 description 1
- YBVAXJOZZAJCLA-UHFFFAOYSA-N nitric acid nitrous acid Chemical compound ON=O.O[N+]([O-])=O YBVAXJOZZAJCLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002829 nitrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- -1 polysaccharide compound Chemical class 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000541 pulsatile effect Effects 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 230000001850 reproductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009531 respiratory rate measurement Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/1205—Particular type of activated sludge processes
- C02F3/121—Multistep treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/006—Regulation methods for biological treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/02—Temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/04—Oxidation reduction potential [ORP]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/08—Chemical Oxygen Demand [COD]; Biological Oxygen Demand [BOD]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/10—Solids, e.g. total solids [TS], total suspended solids [TSS] or volatile solids [VS]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/16—Total nitrogen (tkN-N)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/18—PO4-P
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/20—Total organic carbon [TOC]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/22—O2
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/44—Time
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Abstract
A találmány tárgya eljárás hulladék anyag kezelésére egyetleneleveniszapban levő mikroorganizmusok anyagcsere- aktivitásánakszabályozása útján változtatható térfogattal üzemeltetett reaktorban ahulladék anyagból a szerves szén, nitrogén és foszfort tartalmazóösszetevők eltávolításához, amely szabályozást szakaszos levegőztetésiciklusokkal és kezelt effluens szakaszos dekantálásával kombináltszabályozott levegőztetéssel hajtják végre a légkör felé nyitottreaktorban, amely reaktornak levegőztetés nélküli első reakcióstérfogatú első tartománya és az első reakciós tartománytól részlegesenelválasztott és hozzá sorosan csatlakozó második vagy utolsótartománya van, amelynek ciklikusan levegőztetett reakciós térfogataés szabályoztatott levegőztetés útján oldott oxigént bejuttatószerkezete van, és mindkét tartománynak közös legnagyobb felsővízszintje van, amely eljárás során: – a hulladék anyagot areaktorba bocsátják, – a második vagy utolsó reaktorzónatartalmának legalább egy részét az első reaktorzónába (3) juttatják abeérkező kezeletlen hulladék anyaggal való összekeveréshez ésreagáltatáshoz, és az első zóna tartalmát a második vagy utolsótartományba áramoltatják, és a továbbítást akkor hajtják végre, amikora második vagy utolsó tartományt levegőztetik, és – a hulladékanyagnak az első tartományba történő beáramlását megszakítják,miközben felülúszó réteg képződik, és a kezelt effluenst a másodikvagy utolsó tartományból eltávolítják. Az eljárás során figyelik abiomassza oldottoxigén-koncentrációját, – figyelik a biomasszakoncentrációját a második vagy utolsó tartományban, és –figyelik a második vagy utolsó tartományban az iszaptakaró szintjét,mikor is a biomasszában az oldott oxigén koncentrációját a másodikvagy utolsó tartományban, vagy egy olyan csőben levő helyen figyelik,amelyen át a biomasszát innen eltávolítják, és meghatározzák az oldottoxigén felhasználásának sebességét, az effluens eltávolítási lépésénekbefejezése után levegőztetési lépést végeznek, miközben a második vagyutolsó tartományba hulladék anyagot juttatnak be, és az oldott oxigénkoncentrációjának értékét 3 mg/l értéknél kisebbre szabályozzák,miközben fenntartják az egyidejű nitrifikációt és denitrifikációt, ésegy levegőztetési lépés végénél meghatározzák a második vagy utolsótartományban levő biomassza oldottoxigén- felhasználási sebességét, ésezt összehasonlítják azzal a lehetséges oxigénfelhasználásisebességgel, amelyet az aktív iszapnak fölös oldható hordozóval mértoxigénfelvétele útján határoztak meg, és ezek alapján azoxigénfelhasználási sebességet a lehetséges oxigénfelhasználásisebességnél kisebb kritikus lé
Description
A találmány tárgya eljárás hulladék anyag kezelésére egyetlen eleveniszapban levő mikroorganizmusok anyagcsere-aktivitásának szabályozása útján és berendezés hulladék anyag kezelésére az eljárással.
A találmány általánosságban alkalmazható a szennyvíztisztításban és különösen olyan esetben, amikor mikroorganizmusokat és a mikroorganizmusok anyagcseréjének szabályozására változtatható térfogatú eleveniszapos reaktorban szakaszosan levegőztetett és dekantált eljárásokat alkalmaznak. Még pontosabban a találmány szerinti megoldás olyan módszerekre és berendezésekre vonatkozik, ahol a diszpergált szaporodású mikroorganizmusok anyagcsere-tevékenységét oxigénnek a medence biomassza-tartalmának oxigénfelvétele függvényében változó bevitelével szabályozzák, és ezáltal kedvező eredményeket érnek el a széntartalmú anyagok KOI-ban (kémiai oxigénigény), BOl-ban (biológiai oxigénigény) vagy TOC-ban (teljes oxigénfogyasztás) mért, a nitrogén TKN-ben (teljes kjeldahl-nitrogén, vagyis ammónia és nitrogén együtt), NH3-N-ben, NO^N-ben és NO3-N-ben mért, valamint a foszfor PO4-ban mért eltávolításában. A jelen találmány különösen alkalmas háztartási szennyvizek, ipari szennyvizek és ezek keverékének tisztítására. A találmány különösen alkalmas a szennyvízben levő biológiailag bontható anyagok eltávolítási sebességének maximalizálására, mikor is azon mikroorganizusok anyagcseréjét optimalizálják, amelyeket az egyszeri eleveniszapos eljárási folyamatban alkalmaznak. Ennek kapcsán felismerték, hogy a teljes biológiai társulásban legalább négy olyan főbb mikroorganizmusfaj vagy -család van, amelynek fennmaradásáról gondoskodni kell. Ezek az alábbiak: azok a mikroorganizmusok, amelyek általában a szénhidrogén típusú anyagok eltávolításáért felelősek; azok, amelyek a nitrogénvegyületeket nitrát nitrogénné oxidálják; azok a mikroorganizmusok, amelyek általában a nitrátot nitrogéngázzá denitrifikálják, és azok a mikroorganizmusok, amelyek általában részt vesznek a biológiai foszfor javított eltávolításában, és a lebontható illékony szilárd anyagok oldható, lebontható szubsztrátummá történő hidrolizálásáért felelősek. A biomasszát alkotó teljes társulás akár 20 000 különféle mikroorganizmust is tartalmazhat.
Bár a jelen találmányt az ipari és háztartási szennyvíztisztítás és az ennek során alkalmazott módszerek kapcsán mutatjuk be, a szakember számára nyilvánvaló, hogy az alkalmazás nem korlátozódik ezekre, hanem bármely típusú biológiailag bontható szennyvízre vonatkozhat, avagy olyan hulladékra, amely vizet tartalmaz, vagy olyanra, amelyekben megtalálhatók azok a jellegzetes szennyező anyagok, alkotóelemek, amelyeket ismertetni fogunk.
A hagyományos eleveniszapos eljárásnál részletes monitoringinformációra van szükség, amelyek alapján a tisztítási célkitűzések eléréséhez szükséges folyamatirányításra vonatkozó döntéseket meghozzák. Ezek az elemzések, amelyeket a szakterület szakemberei jól ismernek, jellegzetesen az alábbiakra terjednek ki: BŐI (összes), KOI (összes), BŐI (oldott), KOI (oldott), TKN, szerves N, NO3-N, ortofoszfát, összes foszfát, pH, lúgosság - mind a befolyó, mind az elfolyó vízben mérve. A medencében végzett mérések kiterjednek az oldottoxigén-koncentráció, a vegyesiszap lebegő szilárdanyag-tartalma, a vegyesiszap illékony lebegőanyag-tartalma, a kiülepedett iszapmennyiség, valamint a biomassza (28 napig tartó aerob rothasztása során) lebontható részének mérésére. A változtatható térfogatú eleveniszapos reaktor üzemének automatikus szabályozására egyszerű paramétereket használnak, amelyek közé tartozik a potenciális oxigénfelhasználási sebesség (POUR), és amellyel igen
HU 224 163 Β1 nagy mértékű szén-, nitrogén- és foszforeltávolítás érhető el az iszap felúszása nélkül.
A JP-A 57144089 dokumentum szerinti megoldás esetében két oldottoxigén-érzékelőt alkalmaznak. Az egyikkel mérik a medencében a koncentrációt, és ez képezi a referenciapontot. A második a levert elegyből egy adott térfogatú mintát vesz ki, és egy meghatározott tartózkodási idő után méri az oldott oxigén koncentrációját. Az oxigénfelvétel sebességét a szivattyúzás ideje alatt számított különbségből határozzák meg.
A JP-A-4104896 jelű dokumentum eljárást ismertet szennyvíz kezelésére, amelynek lépéseit egyenként kell végrehajtani a célul kitűzött nitrifikáció és denitrifikáció eléréséhez. Az ismert megoldás során a következő lépéseket kell végrehajtani:
- töltési lépés,
- ezt követő levegőztetési lépés,
- majd ezután levegőztetés nélküli lépés, amelynek időtartama alatt az eleveniszap kicsapódik (leülepszik), és lezajlik a nitrifikáció és denitrifikáció,
- ezután hűtési lépés következik,
- majd ezután a fenti lépések ismétlődnek.
A korábbi megoldás esetében az eljárás egymást követő lépéseit állandó vízmélység mellett hajtják végre.
Ezen ismert eljárás hiányossága, hogy a rendelkezésre álló lúgossággal együtt és azt felhasználva alkalmazható, és ennek korlátozottsága esetében a pH-érték leesik, és ezt követően dominóhatás következtében probléma jelentkezhet az eleveniszap ülepítése során. Az ellentartott megoldás esetében a c-d lépések során a denitrifikáció hatásosságának kialakulásához képest kell meghatározni az oldott oxigén koncentrációjának beállítási pontját (értékét).
Ezen ismert megoldás esetében nincs utalás arra, hogy figyelni vagy szabályozni kellene az oxidációs-redukciós feszültséget. Az ismert megoldásnál egy adagnyi iszapot egy másik reaktorba helyeznek át, ahol más az oxigénkoncentráció és a reakciós környezet.
A JP-A-4104896 jelű dokumentumban ismertetett megoldásra vonatkoztathatók a fenti megjegyzések, továbbá ezen ismert megoldás esetében megvalósítható egy dugós áramlású reaktor szabályozása. Ezen ismert megoldás hagyományos aktív iszapos létesítményre vonatkozik, amelynek állandó térfogatú levegőztetőmedencéje van, amely két, egymással közlekedőkapcsolatban levő térfogatra van felosztva. A második térfogatból származó folyadék tisztítóba kerül, az alulúszó réteg innen az első, elkülönített térfogatba áramlik. Egyidejűleg visszaforgatást is végrehajtanak a második térfogatból az első térfogat felé.
A HU-T 35614 dokumentum egyszerű, laboratóriumban alkalmazható megoldást ismertet az oxigénfogyasztási sebesség hagyományos mérésére. Ezen megoldás esetében mintát vesznek, és a műveleteket, valamint méréseket a reakciós környezetből kivett iszapmintán hajtják végre egy külön reaktorban, vagyis mesterséges környezetben. A hivatkozott irat nem tartalmaz ismereteket arra nézve, hogyan lehet a benne foglalt megfontolásokat a gyakorlatban, ipari méretekben alkalmazni.
Jelen találmány eleveniszapos szennyvíztisztításra vonatkozik, amelynek főreaktora teljesen elkevert üzemre van kiképezve. A változtatható térfogatot szakaszosan levegőztetjük, és dekantált tápadagokban (feed-batch) történő üzemeltetést tartunk előnyösnek. A módszer úgyszintén alkalmazható állandó térfogatú, folyamatosan levegőztetett, teljesen elkevert üzemelés esetében is. A kulcsszavak: adagokban történő táplálás (feed-batch), szakaszos levegőztetés, teljes elkeverés, reaktormedence. A találmány értelmében egy sor, csővezetékkel vagy más módon összekötött eleveniszapos reaktor is alkalmazható akár a medencék közötti vízáram-megszakítási lehetőséggel, akár anélkül. Minden egyes reaktorsorozatban az utolsó reaktort tekintjük a főreaktornak, amelyből a biológiailag tisztított elfolyó víz származik. A szakember számára nyilvánvaló, hogy a reaktor kialakítható rézsűs oldalú lagúnaszerkezetként - földből betonnal stabilizált módon, szigetelőburkolattal vagy betonfalakkal -, hagyományos vasbeton medenceként vagy acélmedenceként. Bár bizonyos alakok és méretarányok előnyösek lehetnek, azonban fontos kijelenteni, hogy a jelen találmány műszakilag bármely geometriai alakú (négyzet, négyszög vagy kör alakú) medencével üzemeltethető az itt megadott útmutatás alapján.
A szakember számára jól ismert, hogy a biológiai nitrifikáció-denitrifikáció és a javított foszforeltávolítás elérése érdekében bizonyos reakciófeltételeket ki kell elégíteni. Különösen a nitrifikációhoz kell megfelelő szervetlenszén-táplálást biztosítani. A foszfor biológiai eltávolításához szelektív reakcióviszonyokat kell teremteni, hogy a szükséges mikroorganizmusok elszaporodhassanak. Ezek közé a követelmények közé tartozik még az előnyösen illékony zsírsavakat tartalmazó szubsztrátum, amelyet általánosabban könnyen bontható oldott szubsztrátumnak is neveznek. Ezen túlmenően még olyan reakcióviszonyok megvalósítására is szükség van, amelyben az oxikus és anoxikus viszonyok ciklikusan változnak. Szükség van arra is, hogy jobban definiáljuk a fogalmakat, amikor a bizonyos biológiai reakciók kiváltásához szükséges anaerobitás fenti fogalmait használjuk. Az oxigén és a nitrit-nitrát hiánya - amelyet a jelenlegi terminológia használ nem elegendő az „anaerob jelleg” olyan értelmezésére, amikor a biológiai foszforeltávolítás fellép. Az anaerob reakcióviszonyokat egzaktabb módon kell leírni, amikor fázisos eleveniszapos folyamatról beszélünk. Az oxikus, anoxikus és anaerob reakcióviszonyokat az egyetlen iszapos kultúrában a táplálás és levegőztetés szekvenciális váltásának viszonylag egyszerű manipulációjával állíthatjuk be. A szelektivitás főként arra irányul, hogy magas acetátszubsztrátum-terhelésnek kell a kultúrát kitenni, miközben szekvenciálisán változnak az aerob, anoxikus és oxikus reakcióviszonyok. Az oldott oxigén és a nitrát hiánya nem elegendő, hogy azzal definiáljuk az anaerob viszonyokat, és ezzel arra késztessük a megfelelő mikroorganizmusfajokat, hogy elengedjék poli-P-tartalmukat. A hagyományos ismeretek szerint általában elegendő, ha a szükséges reakcióviszonyokat a folyadék átfogó oxidációs-redukciós po3
HU 224 163 Β1 tenciáljával adjuk meg (EMF-érték, amit szabványos hidrogén- vagy ezüst-klorid-referenciaelektródhoz viszonyítanak). Ennek az értéknek megfelelő mértékben negatívnak kell lenni (-150 mV, hidrogénre kalibrált elektróddal mérve) ahhoz, hogy a foszfátleadáshoz szükséges anaerobitás biztosítva legyen. Úgy találtuk, hogy az ORP (szerves foszfor) csökkenési sebessége az oxidációs-redukciós potenciál átváltásánál, a pozitív (oxidáló) állapottól a negatív (redukáló) állapotig változik a biomassza anyagcsere-tevékenységének függvényében. Ugyanez az anyagcsere-tevékenység függvénye még a kultúrában visszatartott, intracellulárisan tárolt vegyületek maradványmennyiségének (residiumától). Ezt a feltételt alkalmazva az a biomassza, amelynek nagy az oxigénfelvételi sebessége, az oxidáló környezetben gyorsan közelít a negatívabb ORP-értékekhez, ha az oxidálóreagenst (az oxigént) eltávolítjuk. Következésképpen az a biomassza, amelynek alacsony az oxigénfelvételi sebessége, kisebb sebességgel fogja csökkenteni az ORP értékét. Biológiailag kötött foszforleadás a mintegy 250 mV értékkel pozitívabb feszültségnél következik be, azon értékhez viszonyítva, melynél a szulfát szulfiddá redukálódik. A szakmai gyakorlatban a hagyományos, állandó térfogatú folyamatoknál a hidraulikai tartózkodási időt mint a megfelelő reakciófeltételek biztosításának egyik kritériumát kell definiálni. A kísérleti ”próbák-hibák” vizsgálatával meghatároztuk a folyamattal kapcsolatos paraméterek egy tartományát, és azt egyszerűen a biomassza tényleges levegőfelvételi sebességének függvényében adtuk meg. Ezekkel lehet leírni azokat a reakcióviszonyokat, amelyek a folyamat kívánt és megbízható lefolyását biztosítják. Ezeknek a vezérlő paramétereknek az üzemeltetés során való alkalmazásával az előnyös megvalósítás során olyan átfogó eljárást eredményez, amely kevésbé költséges és sokkal kevésbé összetett, mint a hagyományosan elfogadott eljárás. Az elsődleges paraméter a biomassza átfogó aktivitási szintjével kapcsolatos, amelyet annak oxigénhasznosítási sebességével (OUR) és annak potenciális értékével (POUR) mérünk. Az ezen paraméterek alkalmazásával történő folyamatszabályozás lehetővé teszi, hogy egy beállított pontértéket alkalmazzunk, amellyel elérjük a szennyező anyagok és tápanyagok megbízható eltávolítását, és ugyanakkor egy olyan biomasszát eredményez, amelynek kitűnő folyadék-szilárdfázis leválasztás! tulajdonságai vannak.
Ezért a találmánnyal célunk az, hogy a szennyvíztisztításhoz olyan eljárást és berendezést hozzunk létre, amely a jelenlegi eljárások és berendezések problémái közül legalább egyet vagy többet enyhíteni tud azáltal, hogy pontosabban valósul meg a folyamatok körülményeinek és paramétereinek figyelése, amelyek a biomassza tevékenységével vannak kapcsolatban, amelyhez tartozik a biomassza oxigénhasznosítási sebessége és annak potenciális értéke.
A találmány értelmében eljárást dolgoztunk ki hulladék anyag kezelésére egyetlen eleveniszapban levő mikroorganizmusok anyagcsere-aktivitásának szabályozása útján változtatható térfogattal üzemeltetett reaktorban a hulladék anyagból a szerves szén, nitrogén és foszfort tartalmazó összetevők eltávolításához, amely szabályozást szakaszos levegőztetési ciklusokkal és kezelt effluens szakaszos dekantálásával kombinált szabályozott levegőztetéssel hajtjuk végre a légkör felé nyitott reaktorban, amely reaktornak levegőztetés nélküli első reakciós térfogatú első tartománya és az első reakciós tartománytól részlegesen elválasztott és hozzá sorosan csatlakozó második vagy utolsó tartománya van, amelynek ciklikusan levegőztetett reakciós térfogata és szabályoztatott levegőztetés útján oldott oxigént bejuttató szerkezete van, és mindkét tartománynak közös legnagyobb felső vízszintje van, amely eljárás során:
- a hulladék anyagot a reaktorba bocsátjuk,
- a második vagy utolsó reaktorzóna tartalmának legalább egy részét az első tartományba juttatjuk a beérkező kezeletlen hulladék anyaggal való összekeveréshez és reagáltatáshoz, és az első zóna tartalmát a második vagy utolsó tartományba áramoltatjuk, és a továbbítást akkor hajtjuk végre, amikor a második vagy utolsó tartományt levegőztetjük, és
- a hulladék anyagnak az első tartományba történő beáramlását megszakítjuk, miközben felülúszó réteg képződik, és a kezelt effluenst a második vagy utolsó tartományból eltávolítjuk. Az eljárás során továbbá
- figyeljük a biomassza oldottoxigén-koncentrációját,
- figyeljük a biomassza koncentrációját a második vagy utolsó tartományban, és
- figyeljük a második vagy utolsó tartományban az iszaptakaró szintjét, mikor is a biomasszában az oldott oxigén koncentrációját a második vagy utolsó tartományban vagy egy olyan csőben levő helyen figyeljük, amelyen át a biomasszát innen eltávolítjuk, és meghatározzuk az oldott oxigén felhasználásának sebességét, az effluens eltávolítás! lépésének befejezése után levegőztetési lépést végzünk, miközben a második vagy utolsó tartományba hulladék anyagot juttatunk be, és az oldott oxigén koncentrációjának értékét 3 mg/l értéknél kisebbre szabályozzuk, miközben fenntartjuk az egyidejű nitrifikációt és denitrifikációt, és egy levegőztetési lépés végénél meghatározzuk a második vagy utolsó tartományban levő biomassza oldottoxigén-felhasználási sebességét, és ezt összehasonlítjuk azzal a lehetséges oxigénfelhasználási sebességgel, amelyet az aktív iszapnak fölös oldható hordozóval mért oxigénfelvétele útján határoztunk meg, és ezek alapján az oxigénfelhasználási sebességet a lehetséges oxigénfelhasználási sebességnél kisebb kritikus légzési sebességre szabályozzuk, amihez a levegőztetési lépés alatt beállítjuk a levegőztetés időtartamát és/vagy áramlási sebességét, és a második vagy utolsó tartományban a biomassza koncentrációját.
A jelen találmány tehát eljárást ad hulladék kezelésére, amelynek során a hulladékot tartalmazó bio4
HU 224 163 Β1 masszában levő mikroorganizmusainak anyagcseréjét szabályozzuk oly módon, hogy kiválasztott komponenseket távolítsanak el a tisztított hulladék végső elhelyezése előtt. Az eljárásra jellemző, hogy legalább a biomassza oxigénhasznositási sebességét mérjük annak érdekében, hogy meghatározhassuk, mekkora mennyiségű oxigént kell betáplálni a biomasszába, és mérjük a biomassza oxigénnel történő levegőztetésének idejét, és ezzel előre meghatározott oxigénhasznosítási sebességet vagy értéket tartunk fenn, és ezzel érjük el a komponensek eltávolítását.
A találmány egyik szempontja értelmében megoldást adunk az eleveniszapos reaktorok) méretezésére, üzemeltetésére és a reaktorba juttatott oxigénmennyiség automatikus optimalizálására - mind a bevitel sebességét és idejét tekintve - a főreaktorban levő biomassza anyagcsere-tevékenységének érzékelése alapján. Ezt az anyagcsere-tevékenységet a tényleges oxigénhasznosítási sebesség érzékelésével mérjük a főreaktorban a levegőbeviteli szakasz végén vagy annak közelében. A főreaktorban a levegőbevitel megszakítása után annak tartalma még mintegy tíz percig mozgásban marad, és ez a természetes elkeveredési folyamat az idő múlásával egyre csökken. Az oldottoxigén-koncentrációt mintegy tíz vagy húsz másodpercenként mérjük. Legkevesebb tíz pontban történik a mérés, és matematikai úton határozzuk meg a legjobban illeszkedő meredekséget, amely legjobban közelíti az oldott kezdeti oxigén csökkenési sebességét és ezzel a névleges tényleges oxigénhasznosítási sebességet. Ezen adatok változását értékeljük a forgatott térfogat és a térfogati terhelés függvényében, valamint meghatározzuk a körfolyamat során mért maximális oldottoxigén-értéket, regisztráljuk a mért oldottoxigén-koncentrációkat és a befúvás sebességprofilját. A találmány a biomassza (mikroorganizmusok vegyes kultúrájának) fenntartásával kapcsolatos, amit optimális oxigénbevitellel és választható optimális biológiai aktivitással érünk el, mely utóbbit az oxigénhasznosítási sebesség, az illékony lebegőanyag-frakció és lebontható illékony szilárdanyag-frakció mérésével biztosítunk. Ezek leírása később következik. Az oldottoxigén-szonda a biomassza in situ oxigénhasznosítási sebességét méri, és ezt az értéket használjuk az oxigénbevitel folyamatszabályozására, amelyet a légszivattyú vagy kompresszor biztosít. Amint azt az előnyös megvalósítás kapcsán ismertetjük, a főreaktorban a reakció körülményei a levegőbevitel be- és kikapcsolásával változnak. A bekapcsolt levegőztetési műveletsor jellemzően folyamatos és akkor történik, amikor befolyó szennyvizet vezetünk a medencé(k)be. Ezután leállítjuk a légbevitelt, ezalatt a főreaktorban a biomassza kiülepedik, és a tiszta elfolyó vizet elvezetjük a főreaktorból. A találmány hasonlóképpen üzemel nem folyamatos levegőztetési műveletsor esetén. Ha megtörtént az elfolyó víz elvezetése, akkor ismét levegőt és nyers szennyvizet vezetünk a főreaktorba, amíg a levegőztetési műveletsort ismét le nem állítjuk. A teljes üzemciklus jellemzően mintegy négy óra, és egy levegőztetési műveletsor mintegy két óra, de más időrendi beosztás is alkalmazható. A szakember számára nyilvánvaló, hogy más időlépések is alkalmazhatók. Két mérést végzünk. Mérjük az oldottoxigén-szint csökkenési sebességét közvetlenül a levegőztetés leállítását követő percekben. A többszöri levegőztetési műveletsorral elért közbenső sebességértékek is leolvashatók. A második sebességet akkor mérjük, amikor újra bekapcsoljuk a levegőztetést, és melynek során maximális levegőhozamot irányítunk a reaktorba vagy a reaktor egy részébe egy előre megadott ideig (ez az a változó, melyet minden egyes telepre vonatkozóan be kell állítani, és amelyet viszonylag kisebb gyakorisággal ellenőrizni kell egy kalibrációs eljárással). Az oldott oxigén változásának (csökkenési és növekedési) sebessége (dO2/dt) és a biomassza kiülepedési sebesség (dMLSS/dt) egymással összefügg, ahol O2 az oldott oxigén koncentrációját és MLSS az eleveniszap koncentrációját jelenti. Mindkettő az időben változik a levegőbevitel leállítása után. Hasonlóképpen időbeli változás történik a levegőztetés beindítását követően, a levegőztetési műveletsor kezdetén. Az előnyös kiépítésnél a rendszer főreaktorát diffúzorráccsal és betáplálóvonallal szereljük fel, hogy egynél több hatékonyan elkevert reakciózónát lehessen kialakítani a levegő bevezetésével. A levegőztetési műveletsor kezdetén a főreaktornak legalább egy szektorát levegőztetjük. Ebből a kezdetben levegőztetett elkeveredési zónából származó biomasszát használjuk az oxigén növekedési változásának meghatározására. Az előnyös kiépítési megoldásnál lehetséges a különböző diffúzorrácszónák levegőztetésének időbeli szabályozása is. Azoknál a megoldásoknál, ahol egyetlen rácselrendezés van, ugyanezt az eredményt lehet elérni a teljes főreaktor-térfogat átlevegőztetésével.
A találmány egy részét az képezi, hogy a medencében mérjük az oxigénhasznosítási sebességet annak érdekében, hogy a levegőztetési műveletsorban az oxigént a szükséges sebességgel és a levegőztetés ideje alatt vigyük be ahhoz, hogy egy előre beállított oxigénhasznosítási sebességet tarthassunk fenn. Ez viszont beszabályozza a szennyvíztisztítási reakcióviszonyokat az adagonként! táplálású, egyiszapos, egyreaktoros technológiában. A mérés és a folyamatszabályozás azonban a találmánynak csak az egyik része. A reaktormedencében történő kezelés - amint azt az előnyös megvalósítás kapcsán ismertetjük - szorosan összefügg a mérési szempontokkal. A találmány mindkét részt tartalmazza. A szakember számára érthető, hogy a főreaktor túl hosszú levegőztetése, az egymást követő levegőztetési műveletsorok alkalmával, a biomassza anyagcsere-tevékenységének gyors leromlására vezet, és ezt követően ez a biomassza már nem lesz képes megfelelően denitrifikálni és részt venni a biológiai foszfor eltávolításának folyamatában. A biomassza túllevegőztetése csökkent pehelyképződésre is vezet, és ezzel nemkívánatos mértékben emeli meg az elfolyó víz lebegőanyag-tartalmát. A kívánatos iszapkoron túli tartományban történő folyamatos üzemeltetés hasonló következményekkel jár. A biomassza oxigénhasznosítási sebességének mérését használjuk arra, hogy beállítsuk az iszap üzemeltetési élettartamát.
HU 224 163 Β1
A találmány értelmében továbbá berendezést hoztunk létre berendezés hulladék anyag kezelésére egyetlen eleveniszapban levő mikroorganizmusok anyagcsere-aktivitásának szabályozása útján a hulladék anyagból a szerves szén, nitrogén és foszfort tartalmazó összetevők eltávolításához, amely berendezésnek változtatható térfogattal üzemeltetett reaktora van, amely a légkör felé nyitott és levegőztetés nélküli első reakciós térfogatú első tartománya és az első reakciós tartománytól részlegesen elválasztott és hozzá sorosan csatlakozó második vagy utolsó tartománya van, amelynek ciklikusan levegőztetett reakciós térfogata és szabályoztatott levegőztetés útján oldott oxigént bejuttató szerkezete van, és mindkét tartománynak közös legnagyobb felső vízszintje van, és az első reaktor tartalmának a második vagy utolsó reaktorba a második vagy utolsó reaktor levegőztetése közben történő áteresztéséhez egymással közlekedőkapcsolatban vannak,
- a reaktorba juttatott hulladékot fogadó és a befolyó hulladék anyagnak az első zónával történő befolyását egy kombinált elválasztási és a kezelt effluens eltávolítás! művelet közben megszakító fogadószerkezete,
- a második vagy utolsó reaktorzóna tartalmának legalább egy részét az első zónába továbbító szerkezete,
- levegőt a második vagy utolsó tartományba bejuttató oxigéntovábbító eszköze,
- a berendezés szerkezeteinek műveletsorait vezérlő egysége van. A biomasszának a második vagy utolsó tartományban (4) koncentrációját figyelő műszert,
- a második vagy utolsó tartományban az iszapréteg helyzetét figyelő detektort,
- a biomasszában az oldott oxigén koncentrációját megadott helyen figyelő szondát,
- amely hely a második vagy utolsó tartományban vagy az innen elszivattyúzott biomasszát továbbító csőben levő hulladék anyag/mikroba keverékben van -, továbbá vezérlőegységet tartalmaz, amely az oldott oxigén felhasználási sebességének meghatározására, az effluens eltávolítás! műveletsorának befejezése után levegőztetési műveletsor működtetésére van kialakítva, továbbá a levegőztetési lépés végzése közben a második vagy utolsó tartományba hulladék anyag juttatására és az oldott oxigén koncentrációjának értékét 3 mg/l értéknél kisebbre történő szabályozására, és eközben az egyidejű nitrifikáció és denitrifikáció fenntartására, valamint egy levegőztetési műveletsor végénél a második vagy utolsó tartományban levő biomassza oldottoxigén-felhasználási sebességét fölös mennyiségű oldható hordozót tartalmazó aktív iszap mért oxigénfelvétele útján meghatározott lehetséges oxigénfelhasználási sebességével való összehasonlítására, és ezek alapján a levegőztetési lépés műveletsor levegőztetési időtartamának és/vagy áramlási sebességének és a második vagy utolsó tartományban a biomassza koncentrációjának beállítása útján az oxigénfelhasználási sebességet a lehetséges oxigénfelhasználási sebességnél kisebb kritikus légzési sebességre történő szabályozására van kiképezve.
A találmányt a következőkben a mellékelt rajzon bemutatott példaként! kiviteli alakok kapcsán ismertetjük részletesebben. A rajzon:
az 1. ábra a találmány szerinti berendezés két részre osztott reaktorának kiviteli alakját mutatja be vázlatosan;
a 2. ábra egy másik reaktorforma vázlata, amelyben az egyetlen főreaktor mellett különálló járulékos reaktorok is vannak;
a 3. ábra a jelen találmánynál alkalmazott „intra-floc anoxikus denitrifikációs” modell egy formájának vázlatát mutatja be;
a 4. ábrán a „biosebesség táplálás-éhezés” görbét és annak munkapontját mutatjuk be;
az 5. ábra egy vázlatos diagram, amely a mért oxidációs-redukciós potenciál függvényében mutatja be az oxikus, anoxikus és anaerob reakciók feltételeit;
a 6a.-6g. ábrák a találmány szerinti berendezés reaktorának kiviteli változatait mutatják be különböző betáplálás! és elvezetési konfigurációkkal, beleértve a többszörösen osztott be- és kivezetéseket.
A szakember számára nyilvánvaló, hogy a kiépítés formája sokféle lehet, az utasítások ismertetéséhez itt egy egyszerű kiviteli alakot mutatunk be.
Az 1. ábra a találmány szerinti berendezés egymedencés reaktorának vázlatát mutatja. Az ábra szerinti berendezés 1 reaktora a szilárd szerkezet, amely víz befogadására van kialakítva. Az 1 reaktort egy retesz minimálisan két 3 és 4 reaktorzónára osztja, amelyeket 2 elválasztófal választ el. A 3 és 4 reaktorzónákban lévő folyadékok kapcsolatát csővezeték vagy egyéb eszköz biztosítja, vagy ezt biztosíthatja a 2 elválasztófal egy nyitott része is. A reaktív oxigénkomponens bevitelére 5 levegőztetőeszköz szolgál, amely célszerűen egy membrándiffúzorrácsból áll. Ide mechanikus 6 géptől, jelen esetben kompresszortól érkezik a nyomás alatti levegő. A fő 4 reaktorzóna tartalma egy szabályozott átadószivattyú közvetítésével 10 vezetéken át van kapcsolatban a befolyó áramot szállító 11 vezetékkel, és azzal összekeverve jut a 3 reaktorzónába, ahol reakcióba lép a befolyó árammal. A fontos szinteket a 21 reaktorban a legkisebb 8 vízszint és a legnagyobb 9 vízszint jelzi. Ennél a kiépítésnél a levegőztetési műveletsor akkor történik, amikor a 10 és 11 vezetékekben áramlás van, azaz amikor a legkisebb 8 vízszintet a legnagyobb 9 vízszintre töltjük fel. Amikor ez a műveletsor befejeződött, leállítjuk az 5 levegőztetőeszközt, és ezzel leállítjuk az elkeveredést és az oxigénátadási folyamatot, ezáltal lehetővé tesszük, hogy a vegyesiszap kiülepedjen, majd szétváljon a felül lévő tiszta folyadéktól. Egy megfelelő időpontban üzembe lép egy 9 dekantáló (vízelvezető), és eltávolítja a minimális és maximális 8 és 9 vízszintek közötti tartalmat. Ezt követően ennek üzeme funkcionálisan leáll egészen a következő ciklus végéig. Ennél a kialakításnál a 11 veze6
HU 224 163 Β1 téken a bevezetés akár folyamatos, akár szakaszos is lehet. A kifolyás a 9 dekantáló üzeme miatt szükségszerűen szakaszos a ciklus időtartamán belül, amely utóbbiba a befolyás, a levegőztetés, a kiülepedés és a leszívás (dekantálás) fázisai tartoznak. A fő 4 reaktorzónába vagy a 10 vezeték 14 pontján 12 oldottoxigén-szonda van elhelyezve, amely 10 vezeték a 4 reaktorzónából a biomasszát a befolyó vizet szállító 11 vezetékbe bekeverve a 3 reaktorzónába juttatja. Az előnyös kiviteli alaknál a biomassza (a vegyesiszap lebegőanyag-tartalma) medencebeli koncentrációjának mérésére egy 13 műszert helyeznek el. Az automata iszapforgató művelet szabályozásához célszerű egy iszap-víz 15 köztesfelület detektort is elhelyezni. Az ábra két darab fenéken elhelyezett 16 és 17 légbefúvórács-egységet is mutat, amelyeket két darab leszállószelep szabályoz. A szakember számára nyilvánvaló, hogy a 4 reaktorzónába kettőnél több leszállószelep is beépíthető attól függően, hogy mekkora a medence összes felülete és a hatékony felülete, amelyet a diffúziós bekeveréssel az oxigénbevitelhez el kell látni. Az egyes reaktorkiépítések szelektív és egymást követő területi levegőztetést vagy a teljes terület levegőztetését biztosítják.
Jelen találmány 2. ábrán látható változatánál a 3 és 4 reaktorzónák komponensei hasonlóak az 1. ábráéhoz, és a számozása is azonos jelentésű, azaz hasonló tulajdonságokat és reaktorrészeket mutat.
A szóban forgó találmány olyan szennyvíztisztítási módszerekre vonatkozik, ahol a diszpergált szaporodású mikroorganizmusok anyagcsere-tevékenységét szabályozzuk az egyiszapos rendszerben, hogy ezzel kedvező eredményeket érjünk el a széntartalmú anyagok KOI-ban, BOl-ban vagy TOC-ban mért, a nitrogén TKN-ben, NH3-N-ben, NO2-N-ben és NO3-N-ben mért, valamint a foszfor PCV-ben mért eltávolításában az ismétlődő körfolyamat időkeretei között. A találmány azzal is kapcsolatos, hogy mérjük a reaktormedencében az oxigénfelhasználási sebességet, és úgy szabályozzuk az oxigénbevitelt, hogy olyan pontszerűen beállított reakcióviszonyokat biztosítsunk, amely lehetővé teszi egyiszapos egymedencés rendszerben a széntartalmú szervesanyag- és/vagy nitrogén- és/vagy javított biológiai foszforeltávolítást. Ezek a reakcióviszonyok egy pontra beállított oxigénfelhasználási sebességtől függenek, mert ez határozza meg a mikrobiológiai populáció életképességét a beállított iszapkor esetében, és meghatározó az iszapkiülepedési tulajdonságokat illetően is. A szennyvíz lehet háztartási, ipari vagy a kettő keveréke is.
Az ipari szennyvíz megjelölést megkülönböztetésül használjuk a tisztán háztartási szennyvízhez képest, amely lényegileg emberi hulladékot (exkrétumot), mosdóvizet, mosóvizet és élelmiszer-előkészítési szennyvizeket tartalmaz. Az ipari szennyvizek lényegileg azok a szennyvizek, amelyek gyártási folyamat során keletkeznek, és amelyek biológiailag lebonthatók. A diszpergált szaporodású mikrobiológiai reakciókra alapított technológiákat széles körben tárgyalja a szakirodalom, melyekre példák az alábbiak:
- Quirk T., Eckenfelder W. W. és Goronsz M. C. „Eleveniszapos szennyvíztisztítás, állapotfeltáró tanulmány”, Critical Reviews in Environmental Control, CRC Press. Vol. 15, Issue 2, 1985.
- Eckenfelder W. Wesley Jr „Ipari szennyvíztisztítás”, McGrawHill, 1991.
- Eckenfelder W. Wesley, Jr ,Λ vízminőség-szabályozás irányelvei”, C.B.I. Publishing Company, Inc, 1980.
Anélkül, hogy korlátoznánk a találmány által lefedett kört, hivatkozni kell a szennyvíz frakcionális összetevőire. Az összetevők relatív aránya más és más lehet a háztartási és ipari szennyvizekben. Fontos tudatában lenni annak, hogy vannak ilyen frakciók, és ezek viszonylagos nagysága hatással lehet a jelen találmány módszerére és folyamatelrendezésére, amely szerint azt kivitelezni kell.
Fontos felismerni, hogy a szennyvizek jellemzően tartalmaznak oldható és oldhatatlan összetevőket, amelyek közé tartoznak a könnyen bontható oldott szervesanyagok, a bontható oldott szervesanyagok, amelyek nem olyan gyorsan bonthatók le, a nem lebontható oldott szerves anyagok, a könnyen hidrolizálható és lebontható partikulált (szemcsés) anyagok, a lassan bontható partikulált anyagok és a nem lebontható partikulált anyagok. Ezek a szubsztrátumok, azok relatív koncentrációi és azok relatív koncentrációja az egyéb összetevőkhöz - mint például a TKN, NH3-N, NO3-N, összes P és ortofoszfát P - nagymértékben befolyásolhatják bizonyos mikroorganizmusfajok keletkezési és szaporodási sebességét.
- Goroszny M. C. és Eckenfelder W. W. „Elsődleges szilárd anyag lebontási sebessége az eleveniszapos rendszerekben”, Proc. Water Pollution Federation Conference, Toronto, Kanada, 1991. október.
A diszpergált szaporodású szennyvíztisztítási technológia jellegzetesen tartalmazza az oxikus, anoxikus és anaerob reakciókhoz szükséges környezeti feltételeket és mechanizmusokat. Ezek során energiaátalakulás történik, amelyekben az elektronbefogadók a BŐI, KOI, TOC-ban, illetve nitrogénben és foszforban mért szervesanyag-koncentrációk lebontását hozzák létre (5. ábra).
Ezek a folyamatok általában részlegesen leírhatók az oldottoxigén-, a nitrit- és nitrát nitrogén-, a szulfátés a foszfátkoncentrációk segítségével és részben a szabványos hidrogénelektródával mért oxidációs-redukciós potenciál (ORP) révén. Az ORP pozitív értékei jellemzően oxidációs viszonyokat jeleznek, amíg a negatív értékek reduktív viszonyokra jellemzőek. Nincs jól definiált összefüggés az ORP és az oldottoxigén-koncentráció között a pozitív skálán, bár az oxigénbevitel, mint kémiai reagens, hatására az ORP kevésbé negatívvá vagy jobban pozitívvá válik. A hőmérséklet is befolyásolhatja az ORP relatív értékét, és hasonló hatással van a jelen lévő mikroorganizmusfajok sűrűsége. Lényegében a széntartalmú vegyületek és a TKN eltávolításához aerob körülmények szükségesek. A NO3-N és a NO2-N eltávolításához anoxikus-anaerob viszonyok, míg a P-eltávolításhoz oxikus, anoxikus
HU 224 163 Β1 és anaerob feltételek ciklikus változása szükséges. A levegőztetőmedencében lévő biomassza vagy annak frakciói ciklikus kitettsége a fenti viszonyoknak olyan legyen, hogy az ORP 50 mV és -150 mV között változzon (hidrogénelektródán mérve). A tényleges mechanizmus - amely fontos a tisztítási eredmények eléréséhez - megértésére nincs szükség a találmány itt ismertetésre kerülő előnyös megvalósítási módjánál.
Elegendő annyit megjegyezni, hogy vannak bizonyos reakciótartományok, amelyeken belül a fent említett paraméterek szükséges eltávolítás! tartománya bekövetkezik. A jellegzetes szennyvizet 24 órás vízhozammal súlyozott átlagminták alapján jellemzik, amelyekben a KOI, TKN és foszfor koncentrációi sorrendben a max. 1000 mg/l, 85 mg/l és 15 mg/l határig terjedhetnek.
1. táblázat
Városi szennyvizek válogatott összetevőinek koncentrációi
| Komponens | A szennyvíz erősségét kifejező koncentrációértékek, mg/l | ||
| erős | közepes | gyenge | |
| (a) BŐI | 400 | 220 | 110 |
| (b) KOI | 1000 | 500 | 250 |
| (c) Lebegőanyag | 350 | 220 | 100 |
| Komponens | A szennyvíz erősségét kifejező koncentrációértékek, mg/l | ||
| erős | közepes | gyenge | |
| (d) Nitrogén | |||
| Összes | 85 | 40 | 20 |
| Szerves | 35 | ||
| Ammónia | 50 | 25 | 12 |
| Nitrit | 0 | 0 | 0 |
| Nitrát | 0 | 0 | 0 |
| (e) Foszfor | |||
| összes | 15 | 8 | 4 |
| Szerves | 5 | 3 | 1 |
| Szervetlen | 10 | 5 | 3 |
| (f) Lúgosság (CaCO3-ban) | 150 | 100 | 50 |
A szén, nitrogén és foszfor 1. táblázatban megadott relatív mennyiségei jelentősen különböznek attól, ami a normális biológiai szaporodáshoz szükséges. Ezt a szén és nitrogén empirikus sejtanyagtartalma
-C5H7NO2- alapján állapítjuk meg, és idetartozik még, hogy a sejtanyag tömegének mintegy 1-2%-a a foszfor. Tehát a szénellátottság alacsony a nitrogénéhez és a foszforéhoz képest, amint a 2. táblázat bemutatja.
2. táblázat
Közepes erősségű városi szennyvíz tápanyagegyensúly-hiánya
| összetevő | Relatív tápanyagarányok | ||
| Szén, mg/l | Nitrogén, mg/l | Foszfor, mg/l | |
| Jellemző biomassza (CsH7NOz,&P=N/5) | 60 | 14 | 2,8 |
| Szennyvíz | BOI=220 BOIult=323 C=120 | NH4-N=25 Szerves N=15 összes N=40 | 10 |
| Felvétel sejtszaporodáskor (nettó szaporodási,5 g sejt C/g szennyvíz C) | 60 | 14 | 2,8 |
| Az elfolyó víz maradék koncentrációja, mg/l | - | 26 | 7,2 |
| Teljes eltávolítás (96) | 100% | 35% | 28% |
Ez a hiány rosszabb a kiülepített szennyvíz esetében, és tovább romlik a miatt a tény miatt, hogy a szerves szén mintegy 50%-a a biológiai tisztítás során 50 CO2-dá oxidálódik.
A biológiai igényt meghaladó nitrogén és foszfor általában az elfolyó vízben marad a biológiai tisztítás után. Ezen tápanyagoknak az elfolyó vízben lévő formái jelentősen különbözhetnek a befolyó vizétől. 55
A nyers szennyvízben a nitrogén főként szerves nitrogén és ammónia formájában van jelen, melynek nagyobbik része a karbamid hidrolizálásából, azaz a vizeletből származik. A biológiai kezelés során e nitrogén bizonyos része beépül az újonnan keletkező sejt- 60 anyagba és eltávozik a biológiai iszappal, míg a fennmaradó nitrogén vagy ammónia formájában van jelen, vagy - a telep üzemviszonyaitól függően - nitráttá és kisebb mértékben nitritté oxidálódik. Az elfolyó vízben marad bizonyos mennyiségű szerves nitrogén is, főként az elfolyó víz lebegőanyag-tartalmához társulva.
A nyers szennyvízben a foszfor két fő formában, szerves és szervetlen formában van jelen. Valójában a foszfornak számos vegyülete található meg a nyers szennyvízben, akár oldott, akár lebegtetett partikulált formában. A szervetlen oldott formák főként ortofoszfát és kondenzált ortofoszfátként vannak jelen, míg az oldott szerves forma a szerves ortofoszfátokat jelenti.
HU 224 163 Β1
A különleges reakciófeltételek egyike a szennyvíztisztító telepre befolyó nyers szennyvíz könnyen bontható oldott frakciója kezdeti eltávolítás! sebességének és tározásának maximalizálásával van kapcsolatban. Az itt ismertetésre kerülő szennyvíztisztító telepet az alábbi funkciók szerint írjuk le: a szennyvíz fogadásának eszköze; a befolyó szennyvízhozam és a képzett aktív mikroorganizmusok kapcsolatba hozásának eszköze; a szennyvíz és a lebontó mikroorganizmusok kapcsolatban tartásának és ezáltal a teljesítmény biztosításának eszköze; és a tisztított szennyvíz, valamint a lebomló és megmaradó mikroorganizmusok szétválasztásának eszköze. A teljesítmény biztosításához az aktív mikroorganizmusok (Xo=mikroorganizmusok indulókoncentrációja) előállítására és megfelelő koncentrációban való jelenlétére van szükség oly módon, hogy azoknak és a befolyó szennyvíz könnyen bontható oldott szubsztrátumának (So=könnyen bontható oldott szubsztrátum indulókoncentrációja) „intim” kapcsolata során gyors enzimes reakciók jöjjenek létre, mely utóbbiak révén az So baktériumtenyészetté válik, és amelyet követően PHB, glikogén és/vagy más közbenső „tározott” vegyületek képződnek a mikroorganizmusok sejtszerkezetében, és amelyet glikokalix (egy koaguláló poliszacharidvegyület) képződése követ. Ahhoz, hogy a szubsztrátum oldott fázisból szilárd fázisba menjen át, energiára van szükség. Mérhető oxikus reakcióviszonyok között gyorsan növekszik az oldott oxigén felhasználása iránti igény (azaz az oxigénfelhasználási sebesség). Az energia-oxigén ekvivalenciát könnyen lehet mérni oldott oxigén biomasszába juttatása révén, amikor a felhasználást egyszerűen az oldott oxigén időbeli változásával jellemzik. Amint növekszik az So relatív aránya az Xo-hoz viszonyítva, úgy növekszik az oxigénfelhasználás csúcsértéke addig, amíg egy platóértéket el nem ér. Ez az első reakciócsomag, amely meghatároz egy bizonyos tömeget és a könnyen bontható oldott szubsztrátum eltávolítás! sebességét. Az oxigénfelhasználási sebesség párhuzamos a folyadékfázis oldott szubsztrátumának eltávolítás! sebességével, és ez lehetővé teszi a köztesenergia-kapcsolat megfogalmazását (3. ábra).
A szennyvíz lebomlásának oxigénmérleg segítségével történő mérése során feltételezik, hogy minden oxigénfogyasztó reakcióhoz oldható szubsztrátumot hasznosító biológiai szaporodási reakció társul.
Diszpergált szaporodási tenyészetben új mikroorganizmusok képződnek, míg egyéb életképes sejtek elvesznek az endogén anyagcsere-folyamatok, lízis és predáció (ragadozás) révén. Egy biokultúra nettó aktív frakciója kapcsolatban van a nem bontható anyagok korlátozó frakciójával, az iszapkorral (MCRT) és a sejt életképességének csökkenésével. A rendelkezésre álló táplálék (a kezdeti terhelési viszonyok között) csökkenése vagy a korlátozott táplálék-hozzáférésű kultúra túlzott (hosszú) levegőztetése a mikrobiológiai életképesség csökkenésére vezet.
A szennyvíz és a biokultúra kombinált oxigénigényének kielégítését biztosító oldottoxigén-bevitel a folyékony fázisba egy igen összetett folyamat. A figyelembe veendő legfontosabb tényezők az alábbiak: a víz kémiai összetétele; a bevitelt biztosító eszköz geometriai méretei és mechanizmusa; a medence méretei (szélesség, hosszúság és oldalvízmélység); a nedvesített medence térfogategységére jutó energiabevitel; a medence nedvesített mélységének aránya a nedvesített felülethez viszonyítva; az összes oldottanyag-tartalom; a maradék oldottoxigén-koncentráció; a hőmérséklet; a felületi feszültség; a légbuborékok átlagos átmérője; a légbuborékok tartózkodási ideje a folyadékfázisban; a medence tartalmának oxigénigénye; az egyes oxigénbevivő egységek levegőhozama; a levegőbevitelt biztosító eszköz felületének aránya a medence teljes alapterületéhez viszonyítva; a tengerszint feletti magasság; a biokultúra koncentrációja; a rendszer iszapkora; a biokultúra aktív frakciója; a biokultúra közepes szemcsemérete; és az oldott oxigén összevont eltávolítás! sebessége a biomassza által (amelyet ezt követően BIORÁTÁ-nak nevezünk).
Az összes reakciófolyamat (amelybe tartozik az adszorpció, a tápanyagok adszorpciója, azok biológiai anyaggá való átalakulása anyagcsere-folyamatok révén, majd ezt követően a biomassza lebomlása) teljes oxigénigénye és felhasználási sebessége a legfontosabb tényező. Emiatt a tápanyagok oxidatív és reduktív eszközökkel történő eltávolítását, a biomasszában történő akkumulálódását és a biológiai foszfáteltávolítást szolgáló ciklikus aerob, fakultatív és anaerob mikrobiológiai szennyvíztisztítási metodológia kulcsfontosságú tényezője az oxigén megfelelő sebességgel történő bevitele. Az oxigénbevitel sebessége, az oxigén nettó maradék koncentrációja és a BIORÁTA, valamint azok viszonya az So/Xo arányhoz általában meghatározza a mikroorganizmusok különböző csoportjainak nettó szaporodási tulajdonságait, amelyeket főként a pehelyképző vagy szálképző formákkal írunk le. A szálképző formák eluralkodása ellentmond a tisztítási célkitűzéseknek, mert ez a folyamat megbontja a szilárdfázis-folyadékfázis elválasztásának időléptékét. Ezért kötelező jellegű, hogy a biológiai szaporodás főként pehelyképző mikroorganizmusok részvételével történjen. Az előnyben részesítendő folyamatkiépítés és a pontra beállított oxigénfelhasználáson alapuló, biomasszával történő folyamatszabályozás éppen ezt a célt szolgálja.
Az adszorpció, bioszorpció, oxidáció és a biológiai szilárd anyag végső aerob lebontással történő asszimilációja révén történő tápanyag-eltávolítás különböző oxigénfrakciók biztosítását igényli. A nettó oxigénfelhasználás közvetlenül kapcsolódik az egyes mechanizmusok nettó tápanyag-eltávolításához.
A BIORÁTA a biomassza állapotának és a vele kapcsolatban lévő oldható szubsztrátum jellegének függvénye. Az egyiszapos rendszert úgy lehet beállítani, hogy a levegőztetési időtartam és a kezdeti So/Xo arány függvényében maximális vagy minimális BIORÁT-át adjon. A biomassza aktív frakciója befolyásolja azt a BIORÁT-át, amit az adott biomassza nyújtani tud.
Az alábbiakban 5 teljes elkeveredésű, állandó térfogatú reaktorrendszerből származó adatok tükrében mutatjuk be a bekövetkező változások jellemző nagyságát.
HU 224 163 Β1
3. táblázat
A „BIORÁTA” és kapcsolatos paraméterei
| So/Xo | MCRT | BIORÁTA I. |
| mg mg-1 | nap | mg O2 g VSS h~1 |
| 4,0 | 1 | 147 |
| 1,0 | 2 | 90 |
| 0,5 | 3 | 66 |
| I 0,25 | 8 | 56 |
| So/Xo | MCRT | BIORÁTA I. |
| mg mg-1 | nap | mg O2 g VSS h-1 |
| 0,21 | 15 | 43 |
| 40 | 35 |
A táblázat fejlécében VSS jelöli a szuszpendált szilárd anyagot.
Ezen reakciósebességek eléréséhez a kezdeti reaktort 70 perces, míg a teljes reaktort 420 perces tartózkodási idővel üzemeltették.
4. táblázat
Az So/Xo és a BIORÁTA kapcsolata (mg O2 g-1 VSS h-1)
| So/Xo | 0,056 | 0,062 | 0,113 | 0,162 | 0,197 | 0,388 | 0,437 | 1,00 | 4,0 |
| BIORÁTA | 35,2 | 33,1 | 43,1 | 47,9 | 56,3 | 74,4 | 70,4 | 90,0 | 147 |
A pillanatnyi oxigénfelvételi sebességet egy úgynevezett bench-scale vagy laboratóriumi módszerrel lehet jól mérni, melyben az eleveniszap egy oxigénben dús mintájában mérjük az oldottoxigénkoncentráció-csökkenés időbeli változását. Ez egyszerű vizsgálat, amely- 25 hez az eleveniszapos medencéből kell egy mintát venni, belehelyezni egy kevertreaktorba, amelyben oldottoxigén-mérő szonda is van, és amelybe nem hatolhat be külső levegő. Amint az oxigénszonda érzékeli az oxigénszint csökkenését, megkezdődik a mérés az idő 30 függvényében.
A respirometriás szabályozás, amit az eleveniszapos eljárásnál jelenleg alkalmaznak, igen összetett és közvetett módszer. A respirációsebességet egy olyan berendezéssel mérjük, amely egy zárt és teljesen elke- 35 vert respirációs kamrát tartalmaz, amelyen folyamatosan átszivattyúzzák a levegőztetőmedencéből származó eleveniszapot. Az oldottoxigén-koncentrációt periodikusan oxigénszondával mérjük a respirációs kamra befolyásánál és a kifolyásánál. Ez utóbbit (egyik meg- 40 oldásként) úgy lehet elérni, hogy szeleprendszerek segítségével változtatjuk az áramlás irányát.
A respirációs kamra be- és kifolyásánál mért oxigéntartalommal az a probléma, hogy a kamrán belül az oxigénszint jelentősen változik a befolyás és a kifolyás 45 helye között, és így hatalmas hibát eredményez a mérés.
A találmány célja az, hogy olyan szennyvíztisztító telepet és tisztítási módszert biztosítson, melyben a biomassza anyagcsere-aktivitását egy adott szinten 50 tartjuk, és ezzel biztosítjuk a tápanyagok maximális eltávolítás! sebességét oxidatív és reduktív viszonyok között. Ezt a fentiekben ismertetett BIORÁTA mérésével érjük el a főreaktorban úgy, hogy mérjük az oxigénkoncentráció változását a levegőztetés leállítása után. 55
A jelen találmány szennyvíztisztító telepe az alábbiakat tartalmazza: egy főreaktort, amelyben a szennyvizet kapcsolatban tartjuk a biológiailag aktív lebontó mikroorganizmusokkal: egy bevezetőegységet, amely a szennyvizet a reaktorba juttatja; egy oxigénbeviteli 60 eszközt, amely levegőt juttat a főreaktorba; egy folyamatszabályozási eszközt, amely biztosítja az üzemelés ismertetett szakaszait; egy oxigéndetektáló eszközt, amely méri a főreaktorban az oldott oxigén relatív változásait; egy oxigénbevitelt szabályozó eszközt, amely szabályozza a főreaktorba bevitt oxigén mennyiségét oly módon, hogy az ott lévő mikroorganizmusok aktivitását ne limitálja a jelen lévő oxigén mennyisége.
A jelen találmány keretében a biomassza mérésére is szolgál egy berendezés vagy folyamat, amely az alábbiakat tartalmazza:
maximális BIORÁTA fenntartását egy erre kijelölt nem levegőztetett reakciózónában a befolyó szennyvíz és a főreaktorból visszaforgatott biomassza meghatározott keverékével; egy oxigénbeviteli eszköz, amely oxigént juttat a kijelölt fő reakciózónába, és ez előre kiválasztott területen és előre programozott levegőztetési műveletsorokkal történik; egy eszközt a kijelölt reakciózónába jutó szennyvízhozam megszakítására, egy eszközt a tisztított szennyvíz elvezetésére a nem levegőztetés egy műveletsora után; egy eszközt a biológiai iszap köztesfelület-helyzetének érzékelésére; egy eszközt az automatikus folyamatok szabályozására; egy eszközt a változtatható teljesen elkevert térfogat üzemszabályozására oly módon, hogy a végsőként kijelölt reakció-térfogatot biztosítsák; egy eszközt a bioráta mérésére a kijelölt reakciótérben, amely a medencében megfelelően elhelyezett oxigénszonda; egy eszközt az oldott oxigén változásának mérésére és a tényleges respirációs sebességgel való összehasonlításra, hogy ennek függvényében szabályozzuk a tisztítási rendszerbe vitt oldottoxigén-mennyiséget; egy eszközt a potenciális oxigénhasznosítási sebesség és a főreaktor tényleges oxigénhasznosítási sebessége közötti arány maximalizálására (amelyet a befolyó szennyvíz és a főreaktorból származó biomassza meghatározott keverésével állítanak be); egy automatikus eszközt a levegőztetési szakasz beállítására, amint azt a tényleges respirációs sebességből kiszámították; egy eszközt a levegőztetés energiaszintjének optimalizálására és azzal a
HU 224 163 Β1 nitrifikáció és denitrifikáció szabályozására; egy eszközt a rendszer BIORÁTA-szabályozással történő üzemeltetésére a maximális foszforeltávolítás érdekében; egy eszközt a folyamat üzemeltetésére oly módon, hogy a fő, végső, levegőztetett térfogat közelítőleg biológiai értelemben vett permanens állapotba kerüljön (ami a biomassza aktív frakciójára van korrigálva); egy eszközt, ami a BIORÁTA-paramétert a levegőbevitel leállítása utáni oldottoxigén-csökkenési sebesség és biomassza-kiülepedési sebesség függvényében szabályozza; egy eszközt a felszínközeli tisztított víz elvezetésére, mintegy 20 cm-rel a felszín alól, állandó hozammal egészen addig a vízmélységig, ami mintegy 2 méter az előnyös 5-6 méter mély medencében.
A szennyvíztisztító telep egy vagy több reaktorból és minimálisan egy főreaktorból állhat. Az előnyös kiépítés esetén a szennyvíztisztító telep legalább két egymással folyadékkapcsolatban lévő reaktort tartalmaz. Az egyik kiépítési megoldásnál a telep több, folyadékkapcsolatban lévő reaktort tartalmaz, amelyekben az egyes komponensek, azaz a nitrogén, a foszfor és a szén eltávolítása kumulatív módon külön reaktorokban történik. Egy másik megoldásnál az egyes reaktorok oldottoxigén-tartalma jelentősen eltér egymástól.
A különlegesen előnyben részesítendő megoldásnál a szennyvíztisztító telepnek legkevesebb két reaktora van. Az első reaktor jellegzetesen sokzónás és nem levegőztetett, ami által itt történik az abszorpció, és a biológiai foszforleadási mechanizmus is itt következik be. A második reaktor ciklikusan oxikus-anoxikus-anaerob állapotok között üzemel a széntartalmú szerves anyagok és a szennyvíz TKN-tartalmának mikrobiológiai lebontása, illetve a NO3-N, NO2-N, valamint a foszfor mikrobiológiai eltávolítása érdekében. A két reaktor folyadékkapcsolatban van egymással.
Egy további kiépítésnél a szennyvíztisztító telep egy főreaktort tartalmaz, és annak viszonyait ciklikusan állítjuk be úgy, hogy az az aerob-anoxikus-anaerob sorrendben változik és ismétlődik a fent megadott ismertetés szerint.
Az oxigén detektálására bármely megfelelő oldottoxigén-mérő berendezés alkalmazható. A módszer célszerűen egy oldottoxigén-mérő egység. Még inkább célszerű, ha a módszer egy elektronikus oldottoxigén-mérő szonda, amely az oxigénszint mérésekor egy 4-20 milliamperes kontrolljelet ad le egy számítógép vagy más programozható logikai egység révén, mely utóbbiak kimenőjele lehetővé teszi a levegőbevezetés interaktív szabályozását az előre beállított koncentrációprofil szerint. Még inkább célszerű, ha az oldott oxigén koncentrációját, mint a szennyvíz-mikrobiológiai keverék levegőztetésének eredményét a főreaktorban mérik.
A szennyvíztisztítás során változtatjuk az oxigénkoncentrációt. Célszerű a szennyvíz-mikroorganizmus keverék oxigénszintjét a levegőztetés során szabályozni. Nevezetesen, az oldott oxigén szintjét a levegőztetés időtartalmával és/vagy a levegőhozam szabályozásával állítjuk be. A levegőhozamot a levegőellátást biztosító egységen elhelyezett sebességszabályozóval, vagy a levegőáramlás szelepszabályozójával vagy az oxigénbeviteli eszköz más szabályozási módjával lehet szabályozni. A levegőhozam bármely szabályozásával lényegében a főreaktorba bevitt oldott oxigén mennyiségét állítjuk be.
Az oxigénszonda célszerűen a főreaktorban helyezkedik el. Az oxigénszonda a szennyvíz-mikroorganizmus elegyben kerül elhelyezésre. Legcélszerűbben az oxigénszonda mintegy 30 cm távolságban legyen minden felülettől a főreaktor fenekén. Másik változatban a szondát abban a csővezetékben lehet elhelyezni, amely a biomasszát a főreaktorból elvezeti.
A találmány egyik kiépítési esetében az oxigénszenzor számítja ki a tényleges oxigénfelvételt a medencében az endogén vagy alapvető oxigénfelvétel és a biológiailag könnyen bontható anyagok, mint 1 a szén és nitrogén formák, oxidálására fordított oxigénfelvétel összegeként. Az oxigénfelvétel függ a mikroorganizmus típusától, az iszap korától, a tengerszint feletti magasságtól és a hőmérséklettől.
Kísérletekkel kimutatták, hogy összefüggés van a potenciális oxigénhasznosítási sebesség és az iszap ülepíthetősége között, feltéve, hogy az oxigén koncentrációja nem képez korlátozó körülményt. További kapcsolat áll fenn a tényleges oxigénhasznosítási sebesség értéke és az oxidációs-redukciós potenciál csökkenési sebessége között. A tényleges oxigénhasznosítási sebesség értéke, túl az endogén oxigénfelhasználási sebességen, azaz a felett, úgyszintén viszonyítható a biomasszában megmaradó, ott tárolt, könnyen bontható oldott szubsztrátum mennyiségéhez, valamint a biomassza azon képességéhez, amellyel részt tud venni a javított biológiai foszforeltávolításban. A jelen találmány megvalósításának egyik formája az, amikor olyan oxigénbeviteli eszközről gondoskodnak (levegőztetés révén), amely megfelel a biomassza oxigénigényének, és ezzel elérik, hogy az aerob lebontási mechanizmus az oxigénbevitelre fordított energia optimális felhasználásával üzemeljen. Automatikus eszközökkel állítjuk be a levegőztetési szakaszok hosszúságát, a főreaktorba juttatandó mikroorganizmustömeget és a kívánatos oldottoxigén-szelvényt. Ez utóbbihoz a levegőztetési szakasz végén mért oxigénfelhasználási sebesség, illetve a POUR/OUR viszonyszám alapján állítjuk be.
Ily módon a találmány kialakítása olyan lesz, hogy gyakorlatilag a teljes nitrifikáció-denitrifikáció lejátszódik, és olyan javított biológiai foszforeltávolítási mechanizmust biztosítanak, ami a szakemberek számára jól ismert.
Az egyik kialakításnál egy vagy több reaktor van, és az első fogadja az utolsóból származó szennyvíz-mikroorganizmus keveréket.
Egy célszerű kialakításnál az adagokban táplált (feed-batch) reaktort alkalmazzák, amely lényegében teljesen elkevert reaktorként üzemel a levegőztetési szakaszban, de változtatható térfogattal, amely során a befolyó háztartási szennyvíz és a „feed-batch reaktorból származó vegyesiszap kombinált hozama adja a táplálást.
HU 224 163 Β1
Még inkább célszerű, ha a szennyvíz-mikroorganizmus keverék egy teljes levegőztetési ciklusban vesz részt. Ezután ugyanez a keverék részt vesz a nem levegőztetett ciklusban is, amely során elválasztjuk a szilárd anyagot tartalmazó réteget a felette lévő tisztított víztől. Az eseménysorozat azzal folytatódik, hogy egy dekantáló- (folyadékelvezető) berendezéssel a felső réteg egy részét elvezetjük a főreaktorból. Ezután az egész körfolyamatot megismételjük.
A biomassza respirációs kapacitásának mérését és szabályozását közvetlenül a főreaktorban végezzük egy teljesen elkevert levegőbevitel ki-be kapcsoló üzemmódban, amely a célszerűen változtatható térfogatú eleveniszapos tisztítási módszer eleme. Arra is van lehetőség, hogy a tisztítás előrehaladását ellenőrizzük a levegőztetett szakaszban a levegőbevitel megszakításával és az oldottoxigénszint-csökkenési sebesség ezt követő mérésével.
Az automatikus levegőztetési ciklus beállítását a szakaszvégi oxigénfelhasználási sebesség mérésével és annak a kapott folyamattérfogattal való összehasonlításával (a minimális pontra beállított - „set-point” térfogatértékhez viszonyítva) végezzük, és ezzel hatékonyan növeljük a szervesanyag-terhelést és így az oxigénfelhasználási sebességet, így biztosítva a biológiai foszforeltávolítást, amelyet annak leadása követ az egyébként kedvezőtlen felvételi reakcióviszonyok között.
Az általában használt, szakirodalmi folyamatrespirometria során az oldottoxigén-koncentrációt a respirációs kamra kifolyásánál mérik, távol az eleveniszapos főreaktortól. Ez a respirációs kamrában lévő oldottoxigén-koncentrációnak felel meg, és nem szabad, hogy a reakciósebességet korlátozza. Ha szükséges, az eleveniszapot levegőztetni kell, mielőtt belép a respirációs kamrába. A respirációs sebességet általában percenként mérjük a respirációs kamra oldottoxigén-mérlege alapján. A tényleges respirációs sebességet mint a fő levegőztetőreaktor oxigénfelvételét definiálják. Ennek méréséhez a fő levegőztetett reaktorból az eleveniszapot folyamatosan szivattyúzzuk az „online” respirációs kamrába, és ez a sebesség a fő eleveniszapos reaktor átlagos tényleges respirációs értékének felel meg, feltéve, ha a respirációs kamra iszapterhelése azonos a levegőztetőmedence terhelésével. A terhelési egyenérték biztosításához a befolyó vizet folyamatosan adagoljuk a respirációs kamrába jutó iszaphoz az alábbi arányok szerint:
Qsam=Qin Vres/Vat
Qsam=a respirációs kamrába folyó vízminta hozama
Qin=a befolyó víz hozama
Vres=a respirációs kamra térfogata
Vat=a levegőztetőmedence térfogata
Mindenesetre az „online” respirometriánál a szervesanyag-terhelés az eleveniszapos telep fő levegőztetett reaktora szervesanyag-terhelésének egy léptékarányos kicsinyítése. Alkalmaznak még egy bizonyos számú egyszerű respirációs sebességi definíciót is; az endogén respirációs sebességet, amit általában a betáplálás nélkül 1,5 órán át levegőztetett eleveniszap oxigénfelvételi sebességével definiálnak. A maximális respirációs sebességet úgy definiálják, hogy az eleveniszap oxigénfelvételi sebessége többlet oldható szubsztrátum (biológiailag könnyen bontható anyag) jelenlétében. Ezt a sebességet akkor mérik, ami közben folyamatosan többlet befolyó vizet juttatnak a respirációs kamrába táplált iszaphoz. A pillanatnyi respirációs sebességet úgy definiálják, hogy az a teljesen elkevert levegőztetőmedencéből közvetlenül a respirációs kamrán átfolyatott eleveniszap oxigénfelvételi sebessége. Ez a sebesség általában kisebb, mint a levegőztetőmedence oxigénfelvételi sebessége, azaz mint a tényleges respirációs sebesség. A pillanatnyi respirációs sebesség abszolút értéke függ a respirációs kamra tartózkodási idejétől. A biomassza maximális respirációs sebessége azonos a potenciális oxigénfelhasználási sebességével.
A találmány megvalósítása esetében tényleges respirációssebesség-szabályozást végeznek a levegőztetett reaktorban (a főreaktorban) végzett mérések alapján, és nem pedig egy ettől elválasztott detektálóegység mérései alapján, mely utóbbi az általános jelenlegi gyakorlat.
A találmány célszerű kialakításánál a tényleges respirációs sebességet mint az endogén - vagy alapvető - respiráció és a biológiailag könnyen bontható szubsztrátum oxidálásához szükséges felvételi sebesség összegét definiálják. Ez vonatkozik mind a szén-, mind a nitrogéntartalmú formákra (az utóbbiakra csak akkor, ha a nitrifikáló biomasszát szelektív módon szaporítják). A maximális respirációs sebességnél az eleveniszap túlterhelt állapotban van, és ez a biológiailag könnyen bontható szubsztrátum tökéletlen eltávolítását eredményezi. Ez azt jelenti, hogy van egy olyan kritikus respirációs sebesség a maximális és az alapvető respirációs sebességek között, amelynél az elfolyó víz minősége megfelel a követelményeknek, és a biológiailag könnyen bontható szubsztrátum eltávolítása is (egyéb paraméterek mellett) megfelel a követelményeknek. Az oxigénfelvételi kapacitás egyetlen időpontban sem lehet limitáló. Szükséges, hogy az oldott oxigént hasznosító kinetikai folyamatok teljes mértékig következzenek be az alatt az idő alatt, amit e reakciókhoz biztosítanak. A nitrifikálómechanizmus esetében az oxigénigény kielégítéséhez szükséges oxigénmennyiséget kell biztosítani, és ezt a respirációs mérésekkel kell szabályozni. A kezdeti állapotban szükség van arra, hogy kézi eszközökkel mérjék a terhelést, a tényleges respirációs sebességet és az oldottoxigén-koncentrációt. Előnyös, ha a tényleges respirációs sebesség mindig egyenlő a kritikus tényleges respirációs sebességgel, vagy annak közelében van. Ebben az esetben az eleveniszap sohasem kap túlterhelést, és a rendszer maximális hatékonysággal üzemel. Ekkor a rendszerben fenntartott eleveniszap-mennyiség optimális, és a biomassza anyagcsere-tevékenységét az egyéb tápanyagok eltávolításához szükséges elfogadható szinten lehet tartani. Az ideális állandó tényleges respirációs sebességet mindig fenn lehet tartani a biomassza koncentrációjának, a levegőztetés időtartamának és az oxigénbeviteli sebességnek a manipulálásával.
HU 224 163 Β1
A szakember számára ismert, hogy a diszpergált szaporodású szennyvíztisztító rendszerek üzemelését több módon lehet biztosítani. Ez általában egy vagy több összekapcsolt állandó térfogatú reaktort jelent, amelyek közül legalább az egyiket - azt, amelyiken a szennyvíz és a mikroorganizmusok keveréke folyik át folyamatosan levegőztetik. Ezen rendszerekben az utolsó egy „tétlen” nem levegőztetett medence, amelyben a szilárd és a folyadékfázis elválasztása történik, és amelynek tiszta elfolyó vize a tisztított szennyvíz, és amelyből az alul elhelyezkedő szilárd anyagot hulladékként vagy reagensként továbbítják. Több visszaforgatási körfolyamat is van. Bár a találmányt ezen rendszerekben is meg lehet valósítani, az alkalmazás nem korlátozódik az ilyen rendszerekre. A célszerű (előnyös) kialakításban a találmány egy adagokban táplált (feed-batch) reaktortérfogatot jelent, amelyet teljesen elkevert reaktorként üzemeltetnek levegőztetett szakaszban, de változtatható térfogattal, és ennek során a befolyó szennyvíz és a vegyesiszap keverékét juttatjuk a reaktorba.
Az előnyös kiépítésben a találmány inkább a fellépő különleges reakcióviszonyokra vonatkozik, és nem szükségszerűen vonatkozik a reaktorok számára és azok zónáira, amelyben az elegy áthalad. Ezek nem korlátozzák a megvalósítást. Az alapelv az, hogy az adagokban táplált („feed-batch-ként leírt) reaktorban teljesen elkevert levegőztetés történik a levegőztetési ciklusban, és erre vonatkozik a speciális változtatható térfogatú teljesen elkevert kinetika. A speciális nem levegőztetett szakaszt követően - amely során leválasztjuk a szilárd anyagot tartalmazó réteget a felül fekvő tiszta rétegtől - a relatív mélységek függenek a befolyó szennyvízhozam alakulásától és a vegyesiszap szilárdanyag-koncentrációjától, amely utóbbit a fő változtatható térfogatú teljesen elkevert reaktorból forgatnak vissza a befolyó szennyvízbe. Ennél a kialakításnál az üzemeltetés során meg kell oldani a felül fekvő tiszta vízréteg eltávolítását a nem levegőztetett szakasz tartama során. Ha ezt befejeztük, akkor a levegőztetési szakasszal folytatódik a művelet további visszaforgatás mellett, amint már fent ismertettük.
Bár a találmány megvalósítása nem korlátozódik arra, az adagos táplálású üzemmódot legkönnyebben egy több mint két medencét tartalmazó modulban lehet kialakítani. A levegőztetési üzemmód ciklust könnyen be lehet 2 órára állítani. A többi ciklus üzemét másik 3 medencére lehet beállítani, és akár páros vagy páratlan számú további medencék is beiktathatok. A találmány lényegét kétmedencés üzemmódban lehet könnyen megmagyarázni, bár az nem korlátozódik erre a megoldásra. A szakemberek ebből a kétmedencés űzemmódleírásból könnyen extrapolálhatnak egyéb megoldásokra is.
Bár a felvíz irányában elhelyezkedő reakció-térfogatoknak fontos szerep jut a tisztítási módszer hatékonyságában, a legfőbb követelmény az, hogy az adagos táplálású reaktorban legyen egy olyan nagyobb térfogat, ami több, mint (a rendszertérfogat) 50%-a, és amelyben a változtatható térfogatú teljesen elkevert reakcióviszonyok bekövetkeznek. Ehhez egy speciális kombinált levegőztető-keverő berendezést alkalmaznak.
Bár előnyösnek tekintjük a diffúz levegőztetőrendszert, a találmány alkalmazása nem korlátozódik erre. A találmány megvalósításának két kialakítását ismertetjük. Mindkét kialakításnál szükség van egy elfogadható válaszreakció-idővel rendelkező oldottoxigénszondára, amellyel az oldottoxigén-koncentráció változásait mérjük (dO2/dt).
A fentiek során azt ismertettük, hogy milyen fontos a szubsztrátumterheléshez, alkalmazási időtartamhoz és az életképes biomassza-frakcióhoz viszonyított terhelési igény és oxígénbevitel meghatározása.
Az első konfigurációnál szükség van egy megfelelő elektronikával ellátott oldottoxigén-szondára, mellyel az oldottoxigén-koncentráció változási sebességét mérjük, és amelynek kimenőjele - egy számítógép vagy más programozható logikai egység révén - a teljes elkeverésű reaktor (és/vagy más folyadékkapcsolatban álló reaktorok) levegőbevezetését interaktív módon szabályozza a levegőztetési szakasz során. A levegőztetési szakasz során az interaktív szabályozást vagy a kompresszoregység fordulatszámának állításával, vagy a légáram megfelelő szabályozószelepeinek fojtásával lehet biztosítani. A levegőhozam bármely eszközzel történő szabályozása szabályozni fogja az oldottoxigén-bevitelt a teljesen elkevert adag táplálású reaktorban.
A találmány első előnyös kialakításánál legalább egy reaktortartályra van szükség, amelyet célszerűen adagban táplált reaktorként üzemeltetnek, és amely változtatható térfogatú eleveniszapos reaktorként funkcionál. A feltöltés és levegőztetés folyamatai során folyadékkapcsolatot kell biztosítani a reaktor kompartmentjei között.
A találmány egy fontos jellemzője annak módja, ahogyan a tisztítandó szennyvizet a reaktorba táplálják. Fontos tényező még a kiindulási szilárdanyag-tartalom az eleveniszapban, amelyet bekeverünk a befolyó szennyvízbe. További fontos tényező ezen komponensek egymásra hatásának időtartama és az a mód, ahogyan a kétfajta hozamot egymással keverik, elegyítik. Az iparban alkalmazott egyik eljárás az elektromos meghajtású propellerek alkalmazása, akár rögzített, akár úszó felszíni vagy felszín alatti kivitelben. Ezek energiabevitel révén biztosítják az áramlás irányát és a folyadék- és szilárd fázisok elkeverését. A találmányt ezzel a megoldással is lehet alkalmazni. Az előnyben részesített megoldásnál nincs szükség ilyen speciális berendezés felszerelésére. A találmányban az elkeverést a levegőztetés eszközei biztosítják, amelyek lényegesek az aerob lebontás és az anoxikus lebontás folyamatainál is.
Azt találtuk, hogy a folyamatot előnyösen lehet befolyásolni a beindítási (kezdeti) időszakban a helyesen megválasztott eleveniszap szilárdanyag-tartalom és szennyvíz aránnyal, a két folyadékáram elkeverési időtartamának, kapcsolatának megválasztásával és az érintkezési reakció-időszakban lezajló kinetika természetes elkeveredési tartományai révén. Bár nem kizáró a találmány alkalmazása szempontjából, a kombinált
HU 224 163 Β1 kezdeti reakcióidőt úgy alakítottuk ki, hogy a szennyvíz biológiailag könnyen eltávolítható oldható szubsztrátumfrakciója 65%-ának eltávolítását biztosítsa. Ez a frakció változtatható a szennyvizekben. Például egy mintegy 300 mg/l-es BOl-val és 600 mg/l körüli KOI-val jellemezhető háztartási szennyvízben és egy jellemző hálózati kialakításban 25%-os biológiailag könnyen bontható oldható szubsztrátumfrakciót tételezhetünk fel, amellyel elfogadhatóan jó eredményeket kapunk a folyamat során. Mintegy húsz-hatvan perces hidraulikai tartózkodási idő a biológiai egységben, azaz reakcióidő a biológiai folyamat számára, általában biztosítja a kívánt eredményeket, feltéve, ha a bevezetési elrendezésben a kompartmentkonfiguráció a megfelelő fokú diszpergálást biztosítja, és ehhez egy megfelelő elkeverési energiabevitel társul, ami lehetővé teszi a kívánt biológiai pehelymagképzést és pehelyaggregációt. A túlfolyó- és alulfolyófalak relatív elhelyezkedése az alsó vízszinthez képest és a medence fenekéhez képest szintén része a találmánynak. Az alsó átfolyást biztosító nyitott felület korlátozott, hogy ezzel nagy energiát biztosítson az átáramlásnak. Ez az energia több mint háromszor nagyobb, mint a túlfolyó bukón átfolyó energia. Az alsó átfolyást biztosító nyitott terület a rendelkezésre álló falhossznak csak egy részét veszi igénybe. így nagy elkeverési energiát biztosítanak a reaktormedence fenekének közelében, és ezt egy csökkentett energiaingadozás követi. A túlfolyófal a felső övezetben egy aggregálási zónát biztosít. A bevezetési elrendezés méreteit úgy alakítottuk ki, hogy elősegítse egy pulzáló energiaövezet kialakulását, amely elősegíti a pelyhek kialakulását és transzportját, valamint azokat a biológiai reakciókat, amelyek az oldott BŐI eltávolításához, illetve intracellulárisan tárolódó sejtanyaggá való transzformálásához, a részleges denitrifikáláshoz és a biológiai foszforelkülönítést végző mikroorganizmusok által történő foszforleadás biztosításához szükségesek.
Bár a fenti folyamatok mindegyike fellép az egymedencés kialakítás esetében is, az előnyben részesítendő megoldásnál 4 (négy) medencét és 4 (négy) modult használunk. Minden modul egy (1)-től N-ig terjedő medencekombinációt tartalmazhat (ahol N>1). A 4 modulos bontás a 4 (négy-) órásra beállított (tervezett) ciklustól függ, amely alapján a medencegeometriát tervezték. A szakemberek számára nyilvánvaló lesz, hogy hasonlóképpen alkalmazható egyéb, például 3 vagy 5 faktorszám is. Ez a kialakítás kielégíti a terhelés(hidraulikai) megosztás, a szervesanyag-terhelés beállítás, a biológiai tisztítás (beleértve az egy időben történő nitrifikációt-denitrifikációt és biológiai foszforeltávolítást), az automatikus „BIORÁTA”-szabályozással történő oxígénígény-beállítás, az oxigén beviteli hatékonysága maximalizálása, a dekantálási mélységéhez és a tisztított szennyvíz dekantálási sebességéhez viszonyított szilárd-folyadékfázis leválasztás optimalizálása különleges követelményeit. Az előnyben részesített négymodulos megoldás minden tekintetben folyamatos folyamatként üzemel oly módon, hogy a befolyó szennyvizet úgy fogadja, amint az érkezik, a telepről elfolyó víz folyamatos elvezetése mellett a telepről. Az elvezetett hozam egy órára vonatkozó konstans érték, ami függ a ténylegesen az egyes modulokról elvezetett (dekantált) térfogatoktól. Az előnyben részesített megoldást vízhozam-megosztásos üzemelési konfigurációra tervezték, ahol a folyamatok a négy modulban (medencében) zajlanak le. Egy modult úgy lehet kialakítani, hogy a befolyás a modul (a medence) egyik végén, míg a tisztítottszennyvíz-elvezetés a szemben lévő végén történik. Történhet az elvezetés a modul távolabbi másik végén is a hosszú medencefal mentén (I. 6a.-6g. ábrákat). Egy jellegzetes háztartási szennyvíz esetében - amely 300 mg/l lebegőanyagot és 55 mg/l TKN-t tartalmaz, és amelyet a 6*ADWF (átlagos napi vízhozam) tartományban kell tisztítani - a teljes medenceterület mintegy 8%-át kell a bevezetési elrendezésére fordítani. Ezt az övezetet minimálisan 5, de jellemzően inkább 8-14 részzónára kell bontani mindegyik főreaktorhoz, és mindegyiknek legyen egy olyan térfogati frakciója, ahol az elkevert zónában a kezdeti oxigénfelvételi sebesség nagyobb, mint 20 mg O2/gVSS/h. A főreaktorból visszaforgatott vegyesiszap-frakció általában legyen nagyobb, mint a befolyó átlagvízhozam 20%-a, és legyen kevesebb, mint annak 33%-a. A túlfolyófal-elrendezés a reaktormedence bármely végén olyan legyen, hogy a medence két végén a túlfolyó víz fele-fele folyjon át.
A szivattyús vegyesiszap lebegőanyag betáplálás a teljes ciklus alatt folyamatosan történik. A befolyó szennyvízhozamot megszakítjuk a kiülepítési szakaszban. A fölös iszapot a biológiai leválasztókonfiguráció utáni zónából gyűjtjük, és azt vagy a levegőztetési szakaszban, vagy a nem levegőztetett kiülepítési szakaszban távolítjuk el. A reaktormedence méreteit általában 15 kg MLSS/m2 (medencefelületre eső fajlagos iszapterhelés) értékre állítjuk be; a háztartási szennyvíz hatékony tápanyag-eltávolításához a méretezés 0,33-0,40 kg BOI/m3-re történik 0,46-os frakcionális dekantált térfogatnál. A dekantált folyadékelvezetés max. 38 mm/perc sebességgel történik, foszfor kicsapatószer adagolás nélkül. Foszfor kicsapatószer adagolása esetén normál szárazidőszaki üzemmódban ezt a sebességet max. 44 mm/percre lehet növelni. A medence szilárdanyag-fluxusa max. 15 kg MLSS/m2 és max. 10 kg TKN/kg MLSS/m2/nap (20%-kal az elsőtől és 30%-kal a másodiktól való eltérés megengedésével).
A rendszer további fejlesztése a térfogati biomassza-terhelés javítására irányuló biológiai szaporodást elősegítő médium bevezetésére irányul. Ennél a kialakításnál a változtatható térfogatú reaktormedencét három zónára osztják.
Az első zóna a biológiai leválasztózóna, amelynek háztartási szennyvízre történő méretezése általában a fent leírtak szerint történik. Szerves ipari szennyvizek esetében ezt a frakciót megnövelik úgy, hogy közelítőleg a teljes medencefelület 12%-át foglalja el. A zónát a fent leírtak szerint osztjuk kompartmentekre, hogy elősegítsék az oldható szubsztrátum eltávolítását. Az első zónát egy második követi a folyadékkapcsolati sorban. A vegyesiszap visszaforgatása a harmadik zónából az
HU 224 163 Β1 elsőbe történik olyan esetekben, amikor a befolyó BŐI max. 2000 mg/l. Az alkalmazott „ketreces véletlen bepakolású közeget” (caged random pack média) úgy helyezzük el, hogy a víz átáramoljon a ketrecen. Az első, második és harmadik medencék folyamatos folyadékkapcsolatban vannak egymással. A véletlen pakolás a
2. zónában mintegy 0,4 méterre a reaktormedence feneke fölött történik, és 0,15 méteren belül a kijelölt alsó vízszinthez képest. A 2. zónát változtatható levegőztetésintenzitást biztosító eszközzel szereljük fel. Az 1. zónát levegőztetődiffúzorokkal szereljük fel, amelyhez bekötött szelepekkel durván beállítható a levegőztetés/keverés aránya.
A témakör szakembere számára nyilvánvaló lesz, hogy ugyanez az üzemeltetési mód vonatkozik arra az esetre is, amikor csak a széntartalmú szerves anyagot távolítjuk el szennyvízből, arra is, amikor szén- és nitrogéntartalmú anyagokat, vagy szén- és foszfortartalmú anyagokat vagy szén-, nitrogén- és foszfortartalmat együtt távolítanak el.
Az ismertetett módszert már továbbfejlesztették, és számos módosítása lehetséges anélkül, hogy a találmány elvétől vagy tárgykörétől eltérnének. Ez a találmány tartalmazza az összes újszerű tulajdonságot és azok újszerű kombinációit.
A szakterületen jártas szakember számára nyilvánvaló, hogy az itt ismertetett találmány számos olyan változatban és módosított formában valósítható meg, amely eltér a fent ismertetettektől. A találmány körébe tartozik minden olyan változat és módosítás is, amely a jelen leírás kitanításán alapszik.
Claims (28)
- SZABADALMI IGÉNYPONTOK1. Eljárás hulladék anyag kezelésére egyetlen eleveniszapban levő mikroorganizmusok anyagcsere-aktivitásának szabályozása útján változtatható térfogattal üzemeltetett reaktorban a hulladék anyagból a szerves szén, nitrogén és foszfort tartalmazó összetevők eltávolításához, amely szabályozást szakaszos levegőztetési ciklusokkal és kezelt effluens szakaszos dekantálásával kombinált szabályozott levegőztetéssel hajtjuk végre a légkör felé nyitott reaktorban, amely reaktornak levegőztetés nélküli első reakciós térfogatú első tartománya és az első reakciós tartománytól részlegesen elválasztott és hozzá sorosan csatlakozó második vagy utolsó tartománya van, amelynek ciklikusan levegőztetett reakciós térfogata és szabályoztatott levegőztetés útján oldott oxigént bejuttató szerkezete van, és mindkét tartománynak közös legnagyobb felső vízszintje van, amely eljárás során:- a hulladék anyagot a reaktorba bocsátjuk,- a második vagy utolsó reaktorzóna tartalmának legalább egy részét az első tartományba (3) juttatjuk a beérkező kezeletlen hulladék anyaggal való összekeveréshez és reagáltatáshoz, és az első zóna tartalmát a második vagy utolsó tartományba áramoltatjuk, és a továbbítást akkor hajtjuk végre, amikor a második vagy utolsó tartományt levegőztetjük, és- a hulladék anyagnak az első tartományba történő beáramlását megszakítjuk, miközben felülúszó réteg képződik, és a kezelt effluenst a második vagy utolsó tartományból eltávolítjuk, azzal jellemezve, hogy az eljárás során- figyeljük a biomassza oldottoxigén-koncentrációját,- figyeljük a biomassza koncentrációját a második vagy utolsó tartományban, és- figyeljük a második vagy utolsó tartományban az iszaptakaró szintjét, mikor is a biomasszában az oldott oxigén koncentrációját a második vagy utolsó tartományban vagy egy olyan csőben levő helyen figyeljük, amelyen át a biomasszát innen eltávolítjuk, és meghatározzuk az oldott oxigén felhasználásának sebességét, az effluens eltávolítás! lépésének befejezése után levegőztetési lépést végzünk, miközben a második vagy utolsó tartományba hulladék anyagot juttatunk be, és az oldott oxigén koncentrációjának értékét 3 mg/l értéknél kisebbre szabályozzuk, miközben fenntartjuk az egyidejű nitrifikációt és denitrifikációt, és egy levegőztetési lépés végénél meghatározzuk a második vagy utolsó tartományban levő biomassza oldottoxigén-felhasználási sebességét, és ezt összehasonlítjuk azzal a lehetséges oxigénfelhasználási sebességgel, amelyet az aktív iszapnak fölös oldható hordozóval mért oxigénfelvétele útján határoztunk meg, és ezek alapján az oxigénfelhasználási sebességet a lehetséges oxigénfeihasználási sebességnél kisebb kritikus légzési sebességre szabályozzuk, amihez a levegőztetési lépés alatt beállítjuk a levegőztetés időtartamát és/vagy áramlási sebességét, és a második vagy utolsó tartományban a biomassza koncentrációját.
- 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy levegőztetés nélküli műveletsor közben a reaktor (1) második vagy utolsó reaktorzónájában levő leülepedett szilárd anyag kisodrását elkerülő sebességgel a reaktor (1) tartalmának legfeljebb 40%-át távolítjuk el.
- 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második vagy utolsó reaktorzónába (4) bocsátott kombinált folyadékáram hidrogénreferencia-elektródhoz viszonyított eredő oxidációs-redukciós feszültségét -150 mV és -200 mV közötti tartományba állítjuk be.
- 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a folyadékszétválasztás és a kezelt elfolyó folyadék levegőztetés nélküli eltávolítás! műveletsorának együttes időtartamával csökkentett teljes ciklusidővel azonos időtartamra beállított időtartamú levegőztetett műveletsor alatt a reaktortartalom térfogatának legfeljebb 40%-át kitevő mennyiségű hulladékot juttatunk az első reaktorzónába (3).
- 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második vagy utolsó reaktorzónában (4) levő leválasztott iszap oxidációs-redukciós potenciálja a levegőztetés nélküli műveletsor alattHU 224 163 Β190 percen belül lényegében -150 mV és -200 mV közötti feszültségre csökken.
- 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második vagy utolsó reaktorzónában (4) levő biomassza a levegő betáplálásának megszakítása után még legalább tíz percig mozgásban marad.
- 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a levegőbetáplálásnak a megszakítása után 10-20 másodperc időközönként automatikusan és in situ mérjük és figyeljük a második vagy utolsó reaktorzónában (4) az oldott oxigén koncentrációját.
- 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reaktorban levő aktív iszapra bocsátott teljes kjeldahl-nitrogén (TKN) terhelés legfeljebb kb. 10 kg TKN/kg MLSS/nap/m 30%-on belül.
- 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reaktorban levő aktív iszapra bocsátott teljes foszforterhelés legfeljebb kb. 2 kg foszfor/kg MLSS/nap/m.
- 10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második vagy utolsó reaktorzónában (4) az oldott oxigén koncentrációját a levegőztetés idejének 75%-ára átlagosan kevesebb mint 0,7 mg/l értékre és a levegőztetés fennmaradó idejére 2 és 3 mg/l közötti értékre szabályozzuk.
- 11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hulladék anyagot az annak összetevőihez és az összetevőknek a hulladék anyagban mutatkozó koncentrációjához hozzászokott mikroorganizmuspopulációval kezeljük, amely mikroorganizmuspopuláció:szénhidrogén típusú vegyületek eltávolítására képes mikroorganizmusokat, az ammónia-nitrogént legalább nitrit nitrogénné átalakítani képes nitrifikáló mikroorganizmusokat, nitritvegyületeket denitrifikálni képes fakultatív mikroorganizmusokat, nitrátot nitrit nitrogénné redukálni képes fakultatív mikroorganizmusokat és a rendelkezésre álló, oldható foszfort tartalmazó vegyületeket biológiailag eltávolítani képes foszfort eltávolító mikroorganizmusokat tartalmaz.
- 12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második vagy utolsó reaktorzónában (4) levő kevert elegy szilárdanyag-koncentrációját abban az időpontban mérjük és regisztráljuk, amikor leállítjuk a levegőnek a reaktorba történő betáplálását, továbbá a műveleti oxigén betáplálásának befejezését követően érzékeljük és regisztráljuk az oldott oxigén felvételi sebességét.
- 13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az érzékelt eljárási paramétereket feldolgozva meghatározzuk:- a hulladék anyagot tartalmazó iszap szivattyúzási idejét,- a következő ciklushoz a levegőztetési műveletsor időtartamát, és- beszabályozzuk az oldott oxigén koncentrációjának beállított pontjait oly módon, hogy az előző levegőztetési műveletsor végénél meghatározott eljárási feltételek elegendőek legyenek a második vagy utolsó reaktorzónában (4) a kritikus légzési sebesség fenntartásához.
- 14. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az érzékelt eljárási paramétereket feldolgozva meghatározzuk továbbá:- a levegőztetési műveletsor kezdeténél az oxigén változási sebességét.
- 15. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a befolyó szennyvíz pH-értékét korrigáljuk.
- 16. Az 1-15. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az induló reaktortartalomban az oldott oxigén felvételi sebessége vagy a mért lehetséges (oldott) oxigénfelvételi sebesség legalább 20 mg O2/g VSS/óra.
- 17. Az 1-16. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy hulladék anyagként háztartási, ipari, kereskedelmi szennyvizet kezelünk, beleértve az emberi hulladékokat, mosdóvizet, mosóvizet, élelmiszer készítésénél keletkező szennyvizet és ezek kombinációit.
- 18. Az 1-17. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második vagy utolsó reaktorzónában (4) levő biomassza 80%/20% biológiai szilárd anyagot/befolyó hulladék anyagot tartalmazó keverék felhasználásával mért maximális oxigénfelvételi sebesség átlaga legalább háromszorosa a második vagy utolsó reaktorzónában (4) levő biomassza kritikus légzési sebességének, amelyet naponta az oldottoxigén-mérővel mérünk és számítunk.
- 19. Az 1-18. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szilárd anyag koncentrációjának terhelése legfeljebb kb. 20 kg MLSS/m a reaktor felületére számítva.
- 20. Az 1-19. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kritikus légzési sebesség meghatározásához mérjük a biomassza oxidációs-redukciós potenciálját.
- 21. Berendezés hulladék anyag kezelésére egyetlen eleveniszapban levő mikroorganizmusok anyagcsere-aktivitásának szabályozása útján a hulladék anyagból a szerves szén, nitrogén és foszfort tartalmazó összetevők eltávolításához, amely berendezésnek változtatható térfogattal üzemeltetett reaktora van, amely a légkör felé nyitott, és levegőztetés nélküli első reakciós térfogatú első tartománya és az első reakciós tartománytól részlegesen elválasztott és hozzá sorosan csatlakozó második vagy utolsó tartománya van, amelynek ciklikusan levegőztetett reakciós térfogata és szabályoztatott levegőztetés útján oldott oxigént bejuttató szerkezete van, és mindkét tartománynak közös legnagyobb felső vízszintje van, és az első reaktor tartalmának a második vagy utolsó reaktorba a második vagy utolsó reaktor levegőztetése közben történő áteresztéséhez egymással közlekedőkapcsolatban vannak,- a reaktorba juttatott hulladékot fogadó és a befolyó hulladék anyagnak az első zónával történő befolyását egy kombinált elválasztási és a kezeltHU 224 163 Β1 effluens eltávolítás! művelet közben megszakító fogadószerkezete,- a második vagy utolsó reaktorzóna tartalmának legalább egy részét az első zónába továbbító szerkezete,- levegőt a második vagy utolsó tartományba bejuttató oxigéntovábbító eszköze,- a berendezés szerkezeteinek műveletsorozatait vezérlő egysége van, azzal jellemezve, hogy a biomasszának a második vagy utolsó tartományban (4) koncentrációját figyelő műszert (13),- a második vagy utolsó tartományban az iszapréteg helyzetét figyelő detektort (15),- a biomasszában az oldott oxigén koncentrációját megadott helyen figyelő szondát (12) - amely hely a második vagy utolsó tartományban (4) vagy az innen elszivattyúzott biomasszát továbbító csőben levő hulladék anyag/mikroba keverékben van -, továbbá vezérlőegységet tartalmaz, amely az oldott oxigén felhasználási sebességének meghatározására, az effluens eltávolítás! műveletsorának befejezése után levegőztetési műveletsor működtetésére van kialakítva, továbbá a levegőztetési lépés végzése közben a második vagy utolsó tartományba hulladék anyag juttatására és az oldott oxigén koncentrációjának értékét 3 mg/l értéknél kisebbre történő szabályozására, és eközben az egyidejű nitrifikáció és denitrifikáció fenntartására, valamint egy levegőztetési műveletsor végénél a második vagy utolsó tartományban levő biomassza oldottoxigén-felhasználási sebességét fölös mennyiségű oldható hordozót tartalmazó aktív iszap mért oxigénfelvétele útján meghatározott lehetséges oxigénfelhasználási sebességével való összehasonlítására, és ezek alapján a levegőztetési lépés műveletsor levegőztetési időtartamának és/vagy áramlási sebességének és a második vagy utolsó tartományban a biomassza koncentrációjának beállítása útján az oxigénfelhasználási sebességet a lehetséges oxigénfelhasználási sebességnél kisebb kritikus légzési sebességre történő szabályozására van kiképezve.
- 22. A 21. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a reaktorban (1) a második vagy utolsó reaktorzóna (4) fenekénél elosztott levegőztetőrácsok vannak elrendezve.
- 23. A 22. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a levegőztetőrácsok a légáramot csökkentő eszközökkel, különösen motorral működtetett, váltakozva nyitható és zárható és a levegőztetési műveletsor beállított programjának megfelelően összhangban működő szabályozószelepekkel vannak ellátva.
- 24. A 21-23. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az oldott oxigén koncentrációját figyelő szonda (12) az oldott oxigén koncentrációjának figyelésére alkalmas elektronikus oxigénérzékelő.
- 25. A 21-23. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a második vagy utolsó reaktorzóna (4) térfogata legalább a reaktor (1) térfogatának 50%-a.
- 26. A 21-23. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a reaktor (1) lejtős falú lagúnaszerkezetű derítőmedence, amelynek földből készített, betonnal stabilizált, membránnal bélelt, betonból vagy szerkezeti acélból készített falai vannak.
- 27. A 21-23. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a reaktor (1) felületére vonatkoztatva legfeljebb mintegy 20 kg MLSS szilárdanyagkoncentráció-terhelésre van kialakítva.
- 28. A 22. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a reaktorzóna (4) változtatható intenzitású levegőztetésre alkalmas oxigéntovábbító eszközzel (6) van ellátva, és véletlen bepakolású közegként kiképzett biológiai szaporodást elősegítő médiumot tartalmaz.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AUPN3711A AUPN371195A0 (en) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Improvements in wastewater treatment |
| AUPN6207A AUPN620795A0 (en) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Improvements in wastewater treatment |
| PCT/AU1996/000379 WO1997000832A1 (en) | 1995-06-22 | 1996-06-21 | Controlling wastewater treatment by monitoring oxygen utilisation rates |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUP9900306A2 HUP9900306A2 (hu) | 1999-05-28 |
| HUP9900306A3 HUP9900306A3 (en) | 2001-04-28 |
| HU224163B1 true HU224163B1 (hu) | 2005-06-28 |
Family
ID=25644977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU9900306A HU224163B1 (hu) | 1995-06-22 | 1996-06-21 | Eljárás hulladékanyag kezelésére egyetlen eleveniszapban levő mikroorganizmusok anyagcsere-aktivitásának szabályozása útján, és berendezés hulladékanyag kezelésére az eljárással |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0854843B1 (hu) |
| KR (1) | KR100352412B1 (hu) |
| CN (1) | CN1204061C (hu) |
| AT (1) | ATE313518T1 (hu) |
| BG (1) | BG63532B1 (hu) |
| CA (1) | CA2225456C (hu) |
| CZ (1) | CZ294826B6 (hu) |
| DE (1) | DE69635616D1 (hu) |
| EA (1) | EA000912B1 (hu) |
| HU (1) | HU224163B1 (hu) |
| PL (1) | PL188698B1 (hu) |
| SK (1) | SK285017B6 (hu) |
| WO (1) | WO1997000832A1 (hu) |
Families Citing this family (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AUPO453897A0 (en) * | 1997-01-09 | 1997-01-30 | Bisasco Pty Limited | Improvements in wastewater treatment processing |
| WO1998054100A1 (en) * | 1997-05-31 | 1998-12-03 | Korea Institute Of Science And Technology | A process for wastewater treatment using intermittently decanted extended aeration process |
| FR2769306B1 (fr) * | 1997-10-02 | 1999-11-12 | Lyonnaise Eaux Eclairage | Procede d'evaluation et de controle de la biomasse contenue dans les bassins biologiques de traitement d'eaux usees |
| BE1011687A5 (fr) * | 1997-10-17 | 1999-12-07 | Hydrotop Rech Et Dev | Procede et station d'epuration d'eaux residuaires. |
| AU2003236421B2 (en) * | 1998-03-04 | 2006-12-14 | Mikkel G. Mandt | Surge Anoxic Mix Sequencing Batch Reactor Systems |
| ATE407915T1 (de) * | 1998-03-04 | 2008-09-15 | Mikkel G Mandt | Batch-reaktor mit anoxischer mischung |
| EP1072559A3 (de) * | 1999-07-26 | 2002-04-03 | INGERLE, Kurt | Einrichtung zur Reinigung von Abwasser |
| DE10023652A1 (de) * | 2000-05-13 | 2002-01-03 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur aeroben biologischen Abwasserreinigung |
| FR2820733B1 (fr) * | 2001-02-09 | 2003-04-11 | Vivendi Water Systems | Procede et installation d'epaississement des boues issues du traitement d'eau par floculation-decantation a floc leste |
| US6383389B1 (en) * | 2001-02-15 | 2002-05-07 | United States Filter Corporation | Wastewater treatment system and method of control |
| GB0105059D0 (en) * | 2001-03-01 | 2001-04-18 | Sev Trent Water Ltd | Activated sludge treatment |
| US7262207B2 (en) | 2002-09-19 | 2007-08-28 | Abbott Laboratories | Pharmaceutical compositions as inhibitors of dipeptidyl peptidase-IV (DPP-IV) |
| WO2005047488A1 (en) * | 2003-11-14 | 2005-05-26 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Selective enrichiment of microorganisms for desired metabolic properties |
| AU2004289710B2 (en) * | 2003-11-14 | 2009-04-02 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Selective enrichiment of microorganisms for desired metabolic properties |
| CN1309664C (zh) * | 2004-12-30 | 2007-04-11 | 西安建筑科技大学 | 扬水曝气强化生物接触氧化水质改善装置 |
| CZ298936B6 (cs) * | 2005-05-11 | 2008-03-19 | Microsys Brno, S.R.O. | Zpusob rízení provzdušnování pri biologickém cištení odpadních vod |
| FR2943335B1 (fr) * | 2009-03-17 | 2011-07-22 | Degremont | Procede de regulation de l'apport d'oxygene pour le traitement d'eau residuaire,et installation pour sa mise en oeuvre. |
| ES2340134B1 (es) * | 2010-04-09 | 2011-01-28 | Centro De Estudios E Investigaciones Tecnicas De Guipuzcoa (Ceitg) | Reactor para el estudio y cultivo de biocapas. |
| KR101277841B1 (ko) * | 2011-08-22 | 2013-06-21 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 질산화 미생물 배양방법 |
| CN102520016B (zh) * | 2011-11-25 | 2013-06-12 | 清华大学 | 基于our的城市污水生物抑制性实时监控系统与方法 |
| CN103092079A (zh) * | 2013-01-14 | 2013-05-08 | 浙江工商大学 | 一种基于FCASMs机理模型和嵌入式系统智能化控制SBR工艺的方法 |
| CN104355501B (zh) * | 2014-11-18 | 2016-05-04 | 中国环境科学研究院 | 一种丙酮生产过程产生废水的处理方法 |
| WO2016082007A1 (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | Private Institute For Water Technologies Ltd. | Method for reconstruction and optimization of the activated sludge stage of waste water treatment plants with one suspended biomass |
| CN104498347B (zh) * | 2014-12-22 | 2016-08-24 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种可用于水中可生物降解有机物和微生物污染监测的生物氧化反应柱 |
| CN106277299B (zh) * | 2016-08-29 | 2020-07-31 | 尚川（北京）水务有限公司 | 一种基于耗氧速率测定仪的曝气控制系统与方法 |
| CN106186381B (zh) * | 2016-08-29 | 2019-06-28 | 尚川（北京）水务有限公司 | 一种曝气控制系统与曝气控制方法 |
| CN106277383B (zh) * | 2016-08-29 | 2020-05-15 | 尚川（北京）水务有限公司 | 一种基于耗氧速率测定仪的曝气控制系统与方法 |
| CN106215759B (zh) * | 2016-09-13 | 2020-01-14 | 深圳市天誉环保技术有限公司 | 一种轴搅拌废水处理装置 |
| CN108022762B (zh) * | 2016-11-11 | 2020-11-03 | 南京大学 | 基于花生壳制备掺氮多孔碳超级电容器电极材料的方法 |
| CN106630153A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-05-10 | 成都冠禹科技有限公司 | 一种新型可实时监测的复合多功能污水处理系统 |
| CN107512824B (zh) * | 2017-08-18 | 2020-07-17 | 淮海工学院 | 分散式污水处理设备的智能监测控制系统 |
| KR102008686B1 (ko) | 2018-03-13 | 2019-08-09 | 강성만 | 하수처리시스템 |
| CN109001435B (zh) * | 2018-07-16 | 2022-03-29 | 西安建筑科技大学 | 采用呼吸图谱实现污水处理厂事故预警和管理优化的方法 |
| CN110054293A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-07-26 | 大连安能杰科技有限公司 | 一种基于nadh控制曝气量的污水处理生化工艺 |
| KR102239139B1 (ko) * | 2020-11-05 | 2021-04-12 | 주식회사 송림 | 미생물의 비산소소비속도를 이용한 회분식 수처리 방법과 이를 이용한 회분식 수처리 장치 |
| CN112573641B (zh) * | 2020-11-20 | 2021-11-02 | 中国环境科学研究院 | 一种污水处理量确定方法及装置 |
| CN114720202A (zh) * | 2021-01-06 | 2022-07-08 | 中昊晨光化工研究院有限公司 | 一种检测低压腐蚀性气体中微量氧含量的方法和装置 |
| CN113788527B (zh) * | 2021-08-27 | 2022-10-18 | 同济大学 | 一种负荷分配污水处理系统 |
| CN114291911B (zh) * | 2021-12-20 | 2023-04-07 | 安徽泛湖生态科技股份有限公司 | 一种基于氧转移效率的污水曝气控制方法 |
| CN115677015B (zh) * | 2023-01-03 | 2023-04-07 | 江苏江南环境工程设计院有限公司 | 一种基于精准控制的废水处理工艺和回用方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3342727A (en) * | 1965-12-06 | 1967-09-19 | Victor A Bringle | Method of and system for sewage treatment |
| FR1567182A (hu) * | 1968-02-16 | 1969-05-16 | ||
| AT335382B (de) * | 1974-11-04 | 1977-03-10 | Siemens Ag Oesterreich | Verfahren zur ermittlung gunstiger bzw. einzustellender bedingungen fur den biologischen abbau von abwassern bei der beluftung von abwasser im belebtschlammverfahren |
| US3994802A (en) * | 1975-04-16 | 1976-11-30 | Air Products And Chemicals, Inc. | Removal of BOD and nitrogenous pollutants from wastewaters |
| US4159243A (en) * | 1977-08-09 | 1979-06-26 | Envirotech Corporation | Process and system for controlling an orbital system |
| DE2838621C2 (de) * | 1978-09-05 | 1984-05-03 | Dietmar Dipl.-Ing. 7054 Korb Heinrich | Verfahren zur Bestimmung des Sauerstoffeintrags in ein Belebungsbecken |
| DE2852546A1 (de) * | 1978-12-05 | 1980-06-12 | Menzel Gmbh & Co | Verfahren zur reinigung von abwasser |
| DE3126412A1 (de) * | 1981-07-04 | 1983-01-27 | Menzel Gmbh & Co, 7000 Stuttgart | Verfahren zur behandlung einer fluessigkeit |
| HU189376B (en) * | 1983-12-06 | 1986-06-30 | Keletmagyarorszagi Vizuegyi Tervezoe Vallalat,Hu | Process and apparatus for the supply of oxygen in regulated quantity into the active sludge reactor of biological sewage purifying equipment, as well as auxiliary reactor for the determination of the variation of the relative oxygen concentration of sewage sample containing active sludge, particularly for the execution of the process |
| JPH0665399B2 (ja) * | 1986-09-09 | 1994-08-24 | 株式会社西原環境衛生研究所 | 間欠曝気式による活性汚泥処理方法およびその装置 |
| DE4447792C2 (de) * | 1994-05-17 | 2001-04-19 | Rwe Umwelt Ag | Denitrifikation in einem Verfahren zum Reinigen von Abwasser mittels Belebtschlamm |
-
1996
- 1996-06-21 PL PL96324334A patent/PL188698B1/pl unknown
- 1996-06-21 SK SK1756-97A patent/SK285017B6/sk unknown
- 1996-06-21 AT AT96920628T patent/ATE313518T1/de not_active IP Right Cessation
- 1996-06-21 CA CA 2225456 patent/CA2225456C/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-06-21 CZ CZ19974133A patent/CZ294826B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1996-06-21 KR KR1019970709630A patent/KR100352412B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1996-06-21 EP EP96920628A patent/EP0854843B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-06-21 HU HU9900306A patent/HU224163B1/hu active IP Right Grant
- 1996-06-21 DE DE1996635616 patent/DE69635616D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-06-21 EA EA199800076A patent/EA000912B1/ru not_active IP Right Cessation
- 1996-06-21 WO PCT/AU1996/000379 patent/WO1997000832A1/en active IP Right Grant
- 1996-06-21 CN CNB961963212A patent/CN1204061C/zh not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-12-18 BG BG102135A patent/BG63532B1/bg unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE313518T1 (de) | 2006-01-15 |
| EP0854843B1 (en) | 2005-12-21 |
| SK285017B6 (sk) | 2006-04-06 |
| EP0854843A1 (en) | 1998-07-29 |
| BG102135A (en) | 1998-08-31 |
| CN1204061C (zh) | 2005-06-01 |
| HUP9900306A2 (hu) | 1999-05-28 |
| CA2225456C (en) | 2007-01-09 |
| HUP9900306A3 (en) | 2001-04-28 |
| DE69635616D1 (de) | 2006-01-26 |
| EP0854843A4 (en) | 1999-07-14 |
| SK175697A3 (en) | 1998-07-08 |
| PL188698B1 (pl) | 2005-03-31 |
| PL324334A1 (en) | 1998-05-25 |
| BG63532B1 (bg) | 2002-04-30 |
| EA199800076A1 (ru) | 1998-10-29 |
| CN1193310A (zh) | 1998-09-16 |
| CA2225456A1 (en) | 1997-01-09 |
| WO1997000832A1 (en) | 1997-01-09 |
| CZ413397A3 (cs) | 1998-06-17 |
| KR19990028315A (ko) | 1999-04-15 |
| EA000912B1 (ru) | 2000-06-26 |
| KR100352412B1 (ko) | 2003-01-06 |
| CZ294826B6 (cs) | 2005-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| HU224163B1 (hu) | Eljárás hulladékanyag kezelésére egyetlen eleveniszapban levő mikroorganizmusok anyagcsere-aktivitásának szabályozása útján, és berendezés hulladékanyag kezelésére az eljárással | |
| US5989428A (en) | Controlling wastewater treatment by monitoring oxygen utilization rates | |
| EP2740713A1 (en) | Method for starting up and controlling a biological process for ammonium removal by the action of autotrophic bacteria in wastewater | |
| Cheng et al. | Nitrification/denitrification in intermittent aeration process for swine wastewater treatment | |
| JPWO2011148949A1 (ja) | 嫌気性アンモニア酸化反応を利用した生物学的窒素除去方法 | |
| Forgie | Selection of the most appropriate leachate treatment methods: Part 1: a review of potential biological leachate treatment methods | |
| US7651608B2 (en) | System for denitrification of treated water from aerobic wastewater treatment systems | |
| US6261456B1 (en) | Waste water treatment method and waste water treatment equipment capable of treating waste water containing fuluorine, nitrogen and organic matter | |
| Miller et al. | A/B process pilot optimized for nitrite shunt: High rate carbon removal followed by BNR with ammonia-Based cyclic aeration control | |
| Soriano et al. | A Comparative Pilot‐Scale Study of the Performance of Conventional Activated Sludge and Membrane Bioreactors under Limiting Operating Conditions | |
| AU712746B2 (en) | Controlling wastewater treatment by monitoring oxygen utilisation rates | |
| Kayser | Activated sludge process | |
| Derco et al. | Biological nutrient removal in an intermittently aerated bioreactor | |
| KR100632796B1 (ko) | 하폐수내 유기물, 질소 및 인 동시처리공정의자동제어시스템 | |
| KR100424999B1 (ko) | 연속식 회분반응기의 운전 제어시스템 및 운전 제어방법 | |
| KR200411097Y1 (ko) | 하폐수내 유기물, 질소 및 인 동시처리공정의자동제어시스템 | |
| Choung et al. | Nutrient removal and ORP monitoring in the intermittent aeration system with continuous inflow | |
| Lee et al. | Nutrient removal with methanol as a carbon source full-scale continuous inflow SBR application | |
| Mines et al. | Bionutrient removal with a sequencing batch reactor | |
| Radetic et al. | Carbon, Nitrogen, and Phosphorous Removal, Basics and Overview of Technical Applications | |
| Cao et al. | Performance analysis of anoxic selector in upgrading activated sludge process in tropical climate | |
| Amatya | Study on Process Performance and Evaluation of Dala Vatten’s Two Municipal Wastewater Treatment Plants. | |
| Nilsen | Nitrogen removal in the Hias Process with a side-stream nitrification reactor | |
| JP2022045829A (ja) | 水処理方法及び水処理装置 | |
| JP2023121014A (ja) | 水処理方法及び水処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HFG4 | Patent granted, date of granting |
Effective date: 20050420 |