HUT77193A - Eljárás szennyvizek kezelésére és szennyvízkezelő berendezések - Google Patents

Description

Képviselő: Danubia Szabadalmi és

Védjegy Iroda Kft., Budapest

Eljárás szennyvizek kezelésére és szennyvízkezelő berendezések

ACTEW CORPORATION LTD., Canberra, Act 2601, Ausztrália

Feltaláló:

BARNETT Kenneth Edward, Kaleen, Ausztrália

A nemzetközi bejelentés napja: 1995. 11. 17.

Elsőbbsége: 1994. 11, 18. (PM 9571, AU)

A nemzetközi bejelentés száma: PCT/AU95/00764

A nemzetközi közrebocsátás száma: WO 96/15991

Aktaszámunk: 85704-9384-KmO

Ügyintézőnk: Dr. Palágyi Tivadar

A találmány szennyvizek kezelésére alkalmas eljárásra és berendezésekre vonatkozik.

A leírásban a szennyvíz kifejezést csatornavízre és bármilyen más szennyezett vízre vonatkoztatjuk. A szennyvízkezelő berendezéseket tehát igen sokféle szennyvíz - többek között városi szennyvíz és ipari szennyvíz - kezelésére lehet alkalmazni.

A találmány egyik célja a szennyvízben levő víz visszanyerése .

A találmánynak van egy jellegzetes, de nem kizárólagos alkalmazása: a találmány szerinti berendezések felhasználhatók úgynevezett vízkitermelő berendezésként szennyvízkezelésre. Ezzel kapcsolatban azonban megjegyezzük, hogy a találmány tárgyát képező berendezéseket csővéghez csatlakoztatott berendezésként is lehet alkalmazni.

A vizkitermelő kifejezés a szennyvízkezelésnek egy olyan megvalósítási módjára utal, amely alapvetően eltér a hagyományos szennyvízkezelési módszerektől. Hagyományos szennyvízkezelés esetén a szennyvizet keletkezési helyétől csőhálózaton vezetik a távoli csővéghez csatlakoztatott szennyvízkezelő telepre, ahol a szennyvizet kezelik és számos komponensére bontják.

Az egyik komponens az öntözésre, ipari alkalmazásokra és hasonló célokra megfelelő víz. Ezt a kezelt vizet azonban a magas csatornázási költségek miatt ritkán vezetik vissza a keletkezési helyére.

A vízkitermelő szennyvízkezelési módszert az jellemzi, hogy kisebb, helyspecifikus közösségi berendezést alkalmaz• ·

- 3 nak azzal a céllal, hogy a közösségen belül keletkezett szennyvízből olyan kezelt vizet termeljenek ki, amely azután felhasználható abban a közösségben, ahonnan a szennyvíz származott. A szennyvízből kinyert víz lehet iható víz vagy ivásra nem, csak más célra felhasználható víz.

Megjegyezzük, hogy a vízkitermelő szennyvízkezelési módszer alkalmazása esetén a víznek az adott közösséghez való szállításához és a szennyvíznek az adott közösségtől való elszállításához kisebb kapacitású cső-, illetve csatornahálózatra van szükség. El lehet képzelni olyan megoldást is, hogy számos kisebb közösségi berendezés a csővéghez csatlakoztatott szennyvízkezelő berendezéssel összekapcsolva működik. Ebben az esetben a kisebb közösségi berendezéseknek nem kell alkalmasaknak lenniük a szilárd anyagok főtömegének a kezelésére. A szilárd anyagokat és minden más olyan komponenst, amely a kisebb közösségi berendezéssel nem kezelhető vagy nem távolítható el könnyen, át lehet irányítani a csővéghez csatlakoztatott szennyvízkezelő berendezésbe. Alternatív megoldásként közösségi berendezésként csővéghez csatlakoztatott berendezés is működtethető a szokott módon.

A vízkitermelő megoldásnak az a lényege, hogy a szennyvízből felhasználható vizet nyernek ki azon a helyen vagy annak a helynek a szomszédságában, ahonnan a szennyvíz származik. Ezzel a megoldással - a víz kinyerésén túlmenően - csökkenteni lehet a csatornahálózat és a csővéghez csatlakoztatott berendezés terhelését.

Bár a vízkitermelő módszer berendezésintenzív megoldás, meg kell jegyezni, hogy a szennyvízkezelő berendezéssel • · kapcsolatos beruházási költségek nagy részét a cső- és csatornahálózat igényli.

A közösségi berendezés - amint erről már érintőlegesen szó volt - előnyös esetben kevés helyet és karbantartást igényel, nem feltűnő, távolról szabályozható és gyakorlatilag szagmentesen üzemeltethető. Legelőnyösebb esetben a közösségi berendezés modulokból áll, és telepítése kevés terepelőkészítő munkát igényel.

A hagyományos modern szennyvízkezelő berendezésekben először is megoldják valamilyen formában a biológiai nitrifikálást és denitrifikálást a szennyvízben lévő ammónia eltávolítása céljából.

A nitrifikálási művelet elvégzésekor az oxigénnel reagáló ammóniából nitrogén-oxidok, elsősorban nitrátok keletkeznek. A denitrifikálási művelet során a nitrogén-oxidok oxigén távollétében alkotóelemeikre bomlanak.

A hagyományos szennyvízkezelő berendezések nagy méretűek és nem elégítik ki a vízkitermelésre alkalmas berendezésekkel szemben támasztott követelményeket.

A találmány tárgyához tartozó eljárás szerinti szennyvízkezelésre jellemző, hogy a szennyvizet nyomás alatt biológiai úton kezeljük;

máj d

- a nyomást csökkentjük, és az adott gáznak a nyomáscsökkentéskor érvényesülő felúsztató hatását kihasználva a szilárd anyagok túlnyomó részét eltávolítjuk.

A biológiai kezelést meggyorsítja a nagy parciális oxigénnyomás, míg a biológiai kezelést követő nyomáscsökkentés szinergetikus hatást eredményezve alkalmazható a biológiailag kezelt szennyvíz derítésére.

Előnyös esetben a találmány szerinti eljárás részét képezi még a nyomás további csökkentése és a további nyomáscsökkenés kihasználásával szűrési és/vagy fertőtlenítési művelet végrehaj tása.

A nyomás alatt végzett biológiai kezelés előnyös esetben kiterjed az oxigén hozzáadására és a szennyvíz nyomás alatti biológiai nitrifikálására az ammónia túlnyomó részének eltávolítása céljából.

A nyomás alatti biológiai kezeléshez - ugyancsak előnyös esetben - hozzátartozik még

- a szennyvíz nyomás alatti biológiai oxigénmentesítése az oldott oxigén túlnyomó részének eltávolítása céljából; és

- az oxigénmentesített szennyvíz nyomás alatti biológiai denitrifikálása az oldott oxidált nitrogén túlnyomó részének eltávolítása céljából.

Ha csak a szennyvíz biológiai oxigénigényének a megszüntetése a cél, a nyomás alatti biológiai kezelés alternatív módon teljesen aerob körülmények között is elvégezhető.

Az eljáráshoz tartozik továbbá előnyös esetben a nitrifikált szennyvíz egy részének recirkuláltatása és a szennyvízzel való összekeverése, valamint egy további, nyomás alatt végrehajtott biológiai kezelés.

A biológiai kezelést előnyös esetben fluidágyas biológiai reaktorban valósítjuk meg.

A találmány tárgyához tartozik továbbá egy olyan, szennyvízkezelésre alkalmas berendezés, amely magában foglal

- 6 - egy nyomás alatt működő, biológiai kezelésre alkalmas eszközt; és

- egy, a nyomás alatt működő, biológiai kezelésre alkalmas eszközzel kezelt szennyvíz befogadására szolgáló nyomáscsökkentő eszközt, amely az oldott gázok segítségével a kezelt vizet deríteni képes flotációs egységet képez.

A berendezés előnyös esetben magában foglal még egy további nyomáscsökkentő eszközt; ez a további nyomáscsökkentő eszköz egy szűrő.

A nyomás alatt működő biológiai kezelésre alkalmas eszköz - az ammónia túlnyomó részének az eltávolítása céljából - magában foglal egy, a nyomás alatti szennyvíz biológiai nitrifikálására szolgáló nitrifikálóeszközt és egy oxigénadagoló eszközt, amellyel oxigént lehet bejuttatni a nitrifikálóeszközbe.

Az is előnyös továbbá, ha a nyomás alatt működő, biológiai kezelésre alkalmas eszköz magában foglal még

- az oldott oxigén gyakorlatilag teljes mennyiségének az eltávolításához egy, a nyomás alatti szennyvíz biológiai oxigénmentesítésére alkalmas oxigénmentesítő eszközt; és

- az oldódó oxidált nitrogén túlnyomó részének az eltávolítása céljából egy, a nyomás alatti oxigénmentesített szennyvíz biológiai denitrifikálására alkalmas denitrifikálóeszközt.

Ha csak a biológiai oxigénigény kiküszöbölése a cél, a túlnyomáson működő, biológiai kezelésre alkalmas berendezés alternatív módon működtethető teljesen aerob körülmények között is.

-ΊΑ. berendezés egyik előnyösen alkalmazható változata magában foglal még egy recirkuláltatóeszközt is, amellyel a nitrifikált szennyvíz első adagja visszakeringtethető.

A nitrifikálóeszköz előnyös esetben egy fluidágyas reaktor .

A nyomáscsökkentő eszköz előnyös esetben egy kiegyenlítő tartály.

A berendezés előnyős esetben magában foglal még egy ugyancsak csökkentett nyomáson üzemeltetett harmadik kezelőeszközt is, amellyel a nitrifikált szennyvíz második adagja tovább kezelhető.

A találmány tárgyát képezi továbbá egy helyspecifikus szennyvízkezelő berendezés is, amely magában foglal egy befogadóeszközt a keletkezési helyéről érkező szennyvíz fogadására;

- az oldott oxigén túlnyomó részének az eltávolítására egy oxigénmentesítő eszközt, amellyel a szennyvizet biológiai úton oxigénmentesíteni lehet;

- egy denitrifikálóeszközt az oxigénmentesített szennyvíznek az oldódó oxidált nitrogén gyakorlatilag teljes eltávolítását célzó biológiai denitrifikálásához;

- egy oxigénadagoló eszközt az oxigén adagolásához és egy nitrifikálóeszközt a denitrifikált szennyvíznek az ammónia gyakorlatilag teljes eltávolítását célzó biológiai nitrifikálásához;

- egy nyomáscsökkentő eszközt, hogy a nitrifikált szennyvíz legalább egy része felett nyomást csökkentve az adott levegő felúsztató hatása érvényesüljön, és így a szilárd anya-

- 8 gok eltávolíthatók legyenek; és

- egy ürítőeszközt a kezelt víznek a szennyvíz keletkezésének a helyére való visszavezetéséhez.

A találmány tárgyát képezi az a szennyvízkezelésre alkalmas berendezés is, amely magában foglal

- egy keverőeszközt a szennyvíznek a recirkuláltatott nitrifikált szennyvízzel való összekeveréséhez;

- egy oxigénmentesítő eszközt a szennyvíz és a recirkuláltatott nitrifikált szennyvíz elegyének az oldott oxigén gyakorlatilag teljes eltávolítását célzó biológiai oxigénmentesítéséhez;

- egy denitrifikálóeszközt az oxigénmentesített szennyvíznek az oldódó oxidált nitrogén gyakorlatilag teljes eltávolítását célzó biológiai denitrifikálásához;

- egy oxigénadagoló eszközt az oxigén adagolásához és egy nitrifikálóeszközt a denitrifikált szennyvíznek az ammónia gyakorlatilag teljes eltávolítását célzó biológiai nitrifikálásához;

- egy recirkuláltatóeszközt a nitrifikált szennyvíz legalább egy részének a keverőeszközbe való visszavezetéséhez;

és

- egy nyomáscsökkentő eszközt, hogy a nitrifikált szennyvíz másik része felett a nyomást csökkentve az oldott levegő felúsztató hatása érvényesüljön, és így a szilárd anyagok eltávolíthatók legyenek.

Az ábra rövid, összefoglalásszerű ismertetése

A következőkben röviden ismertetjük a találmány egyik előnyös megvalósítási módját szemléltető rajzmellékletet,

hogy a találmány megértését és gyakorlati alkalmazását megkönnyítsük.

Az 1. ábrán vázlatosan bemutatunk egy találmány szerinti szennyvízkezelési eljárást és egy városi környezetben működő, találmány szerinti berendezést.

A rajzon 1. modul és 3. modul felirattal ellátva megkülönböztettük az 1., illetve a 3. berendezésegységet, hogy világosan kitűnjék, melyik berendezésegységben (2. modul) és eljárási szakaszban (2. eljárási szakasz) testesül meg a feltalálói tevékenység. Az 1. modul-ban valósul meg az eljárás első szakasza, a ”3. modul”-ban pedig a harmadik szakasza.

A legelőnyösebb megvalósítási mód

Az első eljárási szakasz a szennyvíz szokásos módon végrehajtott felszívatásából és előkezeléséből - például Útépítéséből és rácsszitán való átbocsátásából - áll. Az első modulban kezelt szennyvizet ezután a 2. modul-ba szívatjuk az eljárás második szakaszának megfelelő kezelés elvégzése célj ából.

Az eljárás harmadik szakasza magában foglalja a szűrést amelyet szokásos módon, a szennyvíznek például granulátumból álló ágyon vagy membránon való átszűrésével valósítunk meg és a fertőtlenítést. A szűrőt időnként át lehet öblíteni és az öblítőfolyadékot vissza lehet vezetni a szennyvíz főáramába .

A következőkben áttérünk a 2. modul ismertetésére. A találmány keretében előnyösen alkalmazható 2. modul magában foglalja a nyomás alatt működő 12, 14, 16 három biológiai re··

- 10 aktort és - kiegyenlítőtartály formájában - a csökkentett nyomáson működő 18 eszközt. Magától értetődik, hogy ebben a modulban bármennyi biológiai reaktort lehet működtetni, és nem szükséges, hogy az összes biológiai reaktor nyomás alatt működjék.

A 40 szennyvízáramot - vagyis az 1. modul-ból érkező, az első kezelésen átesett szennyvízáramot - összekeverjük a recirkuláltatott nitrifikált szennyvíz 42 áramával, majd az így kapott 44 kombinált áramot betápláljuk a 12 oxigénmentesítő eszközbe. A 12 oxigénmentesítő eszköz egy 0 - 1000 kPa nyomáson - előnyös esetben 500 kPa nyomáson - működtetett fluidágyas biológiai reaktor.

A berendezés különböző pontjain a 22 fűtőeszközzel lehet szabályozni a szennyvíz hőmérsékletét. Az ábrán a 22 fűtőeszközt egy indukciós tekerccsel szemléltettük vázlatosan, de bármilyen fűtőeszköz - például reaktor-fűtőköpeny - alkalmazható, és a fűtőeszköz a berendezés bármely részén elhelyezhető .

A 44 kombinált áramot ezután a 12 oxigénmentesítő eszközbe tápláljuk, ahol olyan mértékben távolítjuk el belőle biológiai úton az oxigént, hogy a kilépőáramban levő oldott oxigén koncentrációja gyakorlatilag 0. A 46 kilépőáramban - a 44 áramhoz viszonyítva - a szennyvíz biológiai oxigénigénye is kisebb, míg az ammónia és az oldódó oxidált nitrogén koncentrációértékei gyakorlatilag változatlanok. Az oldódó oxidált nitrogén elsősorban nitrát, de bizonyos mennyiségű nitrit is jelen lehet.

A 46 áramot a 14 denitrifíkáló eszközbe tápláljuk be, amely ugyancsak 0 és 1000 kPa nyomáson - előnyös esetben 500 kPa nyomáson - működő, fluidágyas biológiai reaktor.

Az oxigénmentesítést és a denitrifikálást egyetlen reaktorban is végrehajthatjuk. (Erre utalnak a 12 reaktor és a 14 reaktor közötti pontozott vonalak.)

A 14 denitrifikáló eszköz az oldódó oxidált nitrogént amely elsősorban nitrát - gázhalmazállapotú nitrogénné alakítja át biológiai úton. A gázhalmazállapotú nitrogén bizonyos része az elhasznált levegő kezelésére használt 20 berendezésbe jut, de főtömege az oldatban marad.

A 48 kilépőáramban az oldódó oxidált nitrogén és az oldott oxigén koncentrációja gyakorlatilag 0, míg a 46 árammal összehasonlítva a 48 kilépőáram biológiai oxigénigénye csak jelentéktelen mértékben csökkent, és az ammónia koncentrációja gyakorlatilag változatlan maradt.

A 48 kilépőáramot a 16 nitrifikálóeszközbe tápláljuk, amely 0-1000 kPa nyomáson - előnyös esetben 500 kPa nyomáson - működtetett fluidágyas biológiai reaktor. 30 sűrített levegő formájában oxigént juttatunk be injektálással a 16 nitrifikálóeszközbe. A nitrifikálóeszközben uralkodó nagy nyomásnak köszönhetően a bevezetett levegő nagy része feloldódik. Tiszta oxigént is lehet alkalmazni.

A 16 nitrifikálóberendezésben az ammónia olyan mértékben alakul át oldódó oxidált nitrogénné, hogy az 50 kilépőáram ammóniatartalma és biológiai oxigénigénye gyakorlatilag 0, ezzel szemben az oldódó oxidált nitrogén, valamint az oldott oxigén koncentrációja növekedést mutat. Az összes nemoldódott gáz bevezethető az elhasznált levegő tisztítására

- 12 • ·· · ···· szolgáló 20 berendezésbe.

Az 50 kilépőáramot 42 recirkuláltatott áramra és 52 áramra bontjuk, és az utóbbi áramot betápláljuk a csökkentett nyomáson üzemeltetett 18 eszközbe, amely egy kiegyenlítőtartály.

Az 52 áramból a foszfort a 24 ponton beadagolt vegyszerrel távolítjuk el.

A recirkuláltatott szennyvíz arányát úgy szabályozzuk, hogy a berendezés teljesítménye megfelelő legyen. A 40 áram és a 42 áram mennyiségi aránya várhatóan (1:1) és (1:2) között lesz.

A 18 nyomáscsökkentő eszközt 0-200 kPa - előnyös esetben 100 kPa nyomáson működtetjük, és ennek megfelelően az 52 áramban oldott állapotban jelenlevő gázok főtömege távozik az oldatból. így a 18 nyomáscsökkentő eszközben nagynyomású gázzal töltött tér van a folyadék felett. A szilárd anyagokat az oldott levegőnek a nyomáscsökkentés miatt fellépő felúsztató hatása távolítja el. Ez azt jelenti, hogy buborékok képződnek, amelyek hozzátapadnak a szilárd anyagokhoz és felúsztatják őket a nyomáscsökkentő eszköz tetejére, ahonnan eltávolíthatók és visszavezethetők a szennyvíz főáramába. Megfelelő 18 nyomáscsökkentő eszköz lehet egy kiegyenlítő tartály, amely képes alkalmazkodni a térfogatáramnak a harmadik modulbeli szúrók öblítésekor tapasztalható ingadozásaihoz.

A 18 nyomáscsökkentő eszközből elvezett 54 áram a 28 szabályozószelepen keresztül a harmadik modulba érkezik.

Emlékeztetünk arra, hogy a 18 nyomáscsökkentő eszköz 100 kPa nyomáson működik. Ennek megfelelően a harmadik modulbeli • ·

- 13 műveletet (a szűrést) további nyomáscsökkentéssel lehet elvégezni. A szűrőben a kilépő oldali nyomás például megegyezhet a környezet nyomásával. A szűrés után a kevert szennyvizet fertőtlenítjük és végfelhasználásáig tároljuk.

Az 1. ábrán feltüntetett, eddig nem említett számok jelentése :

1: szennyvíz-fővezeték

2: szennyvízszivattyú

3: első kezelés

4: szellőzés

5: szivattyú

6: felülúszó eltávolítása

7: kezelt kifolyó anyag

8: visszaáramoltatott mosófolyadék

9: tiszta víz tartály

10: harmadik kezelés (pl. membránszűrés)

11: fertőtlenítés

12: végső felhasználáshoz

26: ellenőrző szelep

32: visszakeringtető szivattyú

A következőkben csak példaként megadjuk néhány komponens koncentrációját különböző áramokban 40 áram:42 áram = 1:1 arány mellett. A valóságban ez az arány változhat, és a tényleges értékek is eltérhetnek a táblázatban szereplő értékek-

- 14 ·· ··· ·

	Ammónia, mg/1	Nitrát, mg/i	Biokémiai oxigénigény, mg/1	Oldott oxigén, mg/1
A 40 áram összetétele	30	0	150	0
A 42 áram összetétele	0	15	10	40
A 44 áram összetétele	15	7,5	80	20
A 46 áram összetétele	15	7,5	60	0
A 48 áram összetétele	15	0	50	0
Az 50 áram összetétele	0	15	10	40

A találmány előnyös megvalósítási módja szerinti eljárásnak több előnye is van a szokásosabban alkalmazott szennyvízkezelési eljárásokkal szemben, mert lehetőség van mind a nyomás, mind a hőmérséklet szabályozására, és ez elősegíti a kezelés optimalizálását. A találmány szerinti eljárás alkalmazása esetén csökken a tartózkodási idő, ugyanakkor a szennyvíztisztítás után elvezetett víz igen jó minőségű. A találmány szerinti eljárást a nitrifikálás fokozódása és a foszforeltávolító kapacitás növekedése jellemzi. Az eddig ismert eljárásokkal összehasonlítva a találmány szerinti eljárás alkalmazásakor lényegesen kevesebb és közvetlen kertészeti felhasználásra megfelelőbb, alacsony szervesanyag-tartalmú iszap keletkezik. A találmány szerinti eljárásra az is jellemző, hogy alkalmazása esetén kiküszöbölhetők a berendezésben levő anyagokból származó szagok, mert a szaganyagokat be lehet áramoltatni az elhasznált levegő kezelésére szolgáló egységbe .

A találmányra együttesen jellemzők olyan, gazdaságilag

fontos jellemzők, mint a rövid tartózkodási idő, a szennyvíztisztítás után elvezetett víz jó minősége, a szilárd anyagok fokozott mértékű eltávolítása öblítési szükséglet nélkül, a lényegesen kisebb iszaphozam és az iszap alacsonyabb szervesanyag-tartalma, valamint a kiváló szagtalanítás.

A találmány szerinti berendezés sokkal kisebb építményt igényel, mint a hagyományosabb technológiai berendezések. A találmány szerinti berendezések telepítésére városokban és kiválasztott ipari környezetekben kerül sor, különösen olyan helyeken, ahol kicsi a rendelkezésre álló tér, vagy esztétikai szempontból korlátozások vannak érvényben. A kisebb konstrukció alkalmas modulok kialakítására is, és telepítési helyének előkészítésére vonatkozóan kevésbé szigorúak a követelmények .

Ennek az előnyösen alkalmazható berendezésnek egyik jellegzetessége, hogy a biológiai reaktorok fluidágyasak. A fluidágyak kis szemcsékből összetevődő közegből és az azon lévő biomasszából állnak. A biomassza koncentrációja igen magas értékeket ér el, mert az ágyban sok ezer különálló részecske van jelen. A szennyvíz felfelé áramolva áthalad az ágyon, és az ágy fluidizált állapotba kerül magának a szennyvízáramnak a sebessége következtében, vagy az aerob berendezésekből származó levegő segítségével. Az ágy fluidizálása következtében rendkívül jó az érintkezés a szennyvíz és a táptalaj biomasszája között. Ezen túlmenően a fluidágy - koptató hatásának köszönhetően - akadályozza az eltömődés fokozódását és megkönnyíti, hogy különösen vékony biofilmek alakuljanak ki a közeg szemcséinek a felületén.

Lényeges, hogy a biofilm vastagsága mindig szabályozott legyen. Ha ugyanis a biofilm vastagsága ellenőrzés nélkül növekszik, a granulált közeg részecskéinek a mérete is nagyobb lesz, és ennek megfelelően nagyobb kihordó hatású erők hatnak a részecskékre. A részecskékből álló ágy fluidizálása túlzott mértékűvé válhat, az ágy térfogata megnőhet, és a benne lévő részecskék kiáramolhatnak a reaktorból.

A találmány szerinti berendezésben másodlagos és harmadlagos biofilm-szabályozás csökkenti a biofilm vastagságának a növekedését. A másodlagos biofilm-szabályozást a gázáramlás előnyös esetben a levegő áramlása - végzi, amely képes a biofilm feleslegét eltávolítani a részecskékről. A biofilm vastagságának harmadlagos szabályozására alkalmas lehet egy centrifugálszivattyú, amely mechanikai úton ledörzsöli a részecskéket, mielőtt visszajuttatná őket a berendezésbe.

A becslések szerint a fluidágyas reaktorokban a biomassza közel tízszer olyan koncentrációban van jelen, mint az állóágyas tenyészreaktorokban vagy a szuszpenziós tenyészreaktorokban. A fluidágyas reaktorokat így sokkal nagyobb volumetrikus terheléssel lehet működtetni.

Az előnyösen alkalmazható berendezés egy másik jellegzetessége, hogy a reaktorok túlnyomás alatt működnek a biológiai aktivitás - mindenekelőtt a nitrifikálási aktivitás - fokozása céljából. (Nitrifikálásnak nevezzük az ammónia oldódó oxidált nitrogénné való átalakítását, denitrifikálásnak pedig az oldódó oxidált nitrogénnek gáz halmazállapotú nitrogénné való átalakítását.) Túlnyomás alatt lévő biofilm alkalmazása esetén a nitrifikálás sebessége körülbelül 2,5-3-szor na-

gyobb, mint atmoszferikus nyomáson lévő biofilm esetén. Ez jelentősen befolyásolja a reaktor méretezését, minthogy a nitrifikálásra tervezett biológiai reaktor mérete általában inkább függ a nitrifikálási szükséglettől, mint az oldódó szerves szennyezőanyagok jelenlétével összefüggő biológiai oxigénigénytől. A túlnyomással üzemeltett reaktorban ezenkívül eredményesebben lehet eltávolítani a nehezebben biodegradálható oldható szervesanyagokat - például a felületaktív anyagokat -, mert túlnyomáson magasabb oxidációs szintek érhetők el. Annak, hogy túlnyomáson tökéletesebben megy végbe a nitrifikáció, nagy valószínűség szerint az az oka, hogy a nitrifikáló organizmusok szaporodási sebessége függ az oldott oxigén koncentrációjától. Az oxigén telítési koncentrációja függ attól, hogy a környező atmoszférában mekkora az oxigén abszolút parciális nyomása. Azzal, hogy túlnyomás alá helyezünk egy olyan reaktort, amelyen keresztül levegő áramlik át, megnöveljük az oxigén abszolút parciális nyomását, és ezáltal fokozzuk az oldott oxigén telítési koncentrációját. 5 atmoszféra nyomáson az oldott oxigén maximális koncentrációja körülbelül 50 g/1, amely ötszöröse az 1 atmoszféra (980 x 10² Pa) nyomáson lévő telítési koncentrációnak.

A biológiai reaktor rendszer nyomás alatti működtetésével együttjár egy előnyös szinergetikus hatás, amely abban nyilvánul meg, hogy a nyomásmentesítő reaktor (csökkent nyomáson működtetett eszköz, amelynek követnie kell a biológiai reaktor rendszert, hogy csökkenteni lehessen a nyomást a harmadik kezelés, például a membrános mikroszűrés előtt) oldottlevegos flotációs egységként fog működni. A biológai reaktorban ural-

- 18 ·♦. ··»· kodó nagy nyomáson a szennyvízáramban feloldódott oxigén- és nitrogéngáz (és bármilyen más gáz) a nyomás csökkenésekor távozik az oldatból. Azért is előnyös, ha megfelelően nyomástartó a nyomáscsökkentő reaktor, mert ebben az esetben energia vihető át a harmadik eljárási szakaszba.

Jól ismert, hogy a hőmérséklet befolyásolja a mikrobiológiai aktivitásokat, de hőmérsékletszabályozást ritkán alkalmaznak a hagyományos szennyvízkezelés keretében. Ezzel kapcsolatban azonban meg kell jegyeznünk, hogy a hőmérséklet szabályozásából származó előnyök fontosak lehetnek a szennyvíztisztítási teljesítményt befolyásoló körülmények optimalizálása szempontjából.

A biológiai reaktorok méretének a csökkentéséhez nyomás alatt bizonyos hőmérsékletszabályozással működő biológiai reaktorokat kell tervezni. Ezen túlmenően ilyen reaktorok alkalmazása esetén az eljárás során csak kevés szaganyag képződésére van lehetőség, mert a berendezés - jellegénél fogva kisebb sebességgel áramoltatott technológiai célú levegőt igényel, és ezért valószínű, hogy kevesebb potenciálisan bűzös hulladékgáz keletkezik, mint a hagyományos eljárásoknál, például a levegőztetett bioszűrőkben. Az eljárás azért igényel kevesebb levegőt, mert magasabb üzemi nyomásokon nagyobb oxigénátadási sebességet lehet elérni. Ezen túlmenően - amint már említettük - a túlnyomáson működő reaktorokban az eljárás kézben tartható, és ez lehetővé teszi, hogy a gázok szabályozottan jussanak az elhasznált levegő kezelésére szolgáló berendezésbe.

Ha a találmányt fluidágyas reaktorokban valósítjuk meg,

·· ·*·· nincs szükség öblítésre. Ez előnyös, mert az öblítés jelentős tárolótérfogatot igényel, és csökkenti a termelőkapacitást.

Ebben a tekintetben a fluidágyak nem működnek olyan módon szűrőként, mint ahogy ezt más berendezések teszik, ennek megfelelően nincs szükség a felhalmozódott anyag öblítéssel való eltávolítására. Az előnyösen alkalmazható berendezés teljesítményét is lehet szabályozni a recirkuláltatott anyagmenynyiség változtatásával. Ezzel kapcsolatban megjegyezzük, hogy a 40 és a 42 áram aránya nagymértékben meghatározza a nitrogéneltávolítás mértékét.

Tisztában kell természetesen lenni azzal, hogy a fentieket csak a találmányt szemléltető példaként közöltük. Az ezen a területen járatos szakemberek számára nyilvánvaló, hogy minden, a közéltekhez hasonló és azoktól eltérő módosítás és változtatás a leírásban ismertetett találmány szélesebb értelemben vett keretei között marad.

Claims (18)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás szennyvizek kezelésére, azzal jellemezv e , hogy a szennyvizeket nyomás alatt biológiailag kezeljük;

   majd

   - a nyomást csökkentjük és a nyomáscsökkenést kihasználva oldottgázas flotálással a szilárd anyagok túlnyomó részét eltávolítjuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az eljárás kiegészítéseként a nyomást tovább csökkentjük, és a további nyomáscsökkenést szűrési és/vagy fertőtlenítési művelet elvégzésénél hasznosítjuk.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a nyomás alatti biológiai kezelés során oxigént adagolunk be, és a nyomás alatti szennyvizet biológiai úton nitrifikálva az ammónia túlnyomó részét eltávolítjuk.
4. 4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a nyomás alatti biológiai kezelés kiegészítéseként

   - a szennyvíz nyomás alatti biológiai oxigénmentesítésével az oldott oxigén túlnyomó részét eltávolítjuk, és

   - a nyomás alatt lévő oxigénmentesített szennyvíz biológiai denitrifikálásával az oldódó oxidált nitrogén túlnyomó részét eltávolítjuk.
5. 5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az eljárás kiegészítéseként a nitrifikált szennyvíz egy részét recirkuláltatjuk, a szennyvízzel összekeverjük és

   - 21 további nyomás alatti biológiai kezelést alkalmazunk.
6. 6. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a biológiai kezelést fluidágyas biológiai reaktorban hajtjuk végre.
7. 7. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a biológiai nitrifikálást fluidágyas biológiai reaktorban valósítjuk meg.
8. 8. Szennyvízkezelő berendezés, amely

   - túlnyomáson működő biológiai kezelőeszközből; és

   - a túlnyomáson működő biológiai kezelőeszközben kezelt szennyvíz befogadására és a kezelt víz derítésére szolgáló oldottgázas flotációs egységet képező, a környezeténél nagyobb nyomáson működő nyomáscsökkentő eszközből áll.
9. 9. A 8. igénypont szerinti berendezés, amelynek a túlnyomáson működő biológiai kezelőeszköze

   - a nyomás alatti szennyvízben levő ammónia túlnyomó részének az eltávolítását szolgáló biológiai nitrifikálás végrehajtására alkalmas nitrifikáló eszközt; és

   - a nitrifikáló eszközbe oxigént beadagolni képes oxigénadagoló eszközt foglal magában.
10. 10. A 9. igénypont szerinti berendezés, amelynek a túlnyomáson működő biológiai kezelőeszköze további eszközöket, mégpedig

    - a nyomás alatti szennyvíznek az oldott oxigén túlnyomó részének az eltávolítását célzó biológiai oxigénmentesítésére • · · ·

    - 22 alkalmas oxigénmentesítő eszközt; és

    - a nyomás alatti, oxigénmentesített szennyvíznek az oldódó oxidált nitrogén túlnyomó részének az eltávolítását célzó biológiai denitrifikálására alkalmas denitrifikálóeszközt foglal magában.
11. 11. A 10. igénypont szerinti berendezés, amely magában foglal még egy, a nitrifikált szennyvíz első részének a viszszavezetésére alkalmas recirkuláltatóeszközt is.
12. 12. A 9. igénypont szerinti berendezés, amelyben a nitrifikálóeszköz fluidágyas reaktor.
13. 13. A 8. igénypont szerinti berendezés, amelyben a nyomáscsökkentő eszköz kiegyenlítőtartály.
14. 14. A 8. igénypont szerinti berendezés, amely magában foglal egy tovább csökkentett nyomáson működő, az eljárás harmadik szakaszában alkalmazott eszközt.
15. 15. Szennyvízkezelő berendezés, amely magában foglal

    - az oldott oxigén túlnyomó részének az eltávolítására egy túlnyomáson működő oxigénmentesítő eszközt, amellyel a szennyvizet biológiai úton oxigénmentesíteni lehet;

    - egy túlnyomáson működő denitrifikálóeszközt az oxigénmentesített szennyvíznek az oldódó oxidált nitrogén gyakorlatilag teljes eltávolítását célzó biológiai denitrifikálásához; és egy túlnyomáson működő nyomáscsökkentő eszközt a nitrifikált szennyvíz legalább egy része feletti nyomásnak a környezetinél nagyobb nyomásra való csökkentésével az adott levegő felúsztató hatása révén a szilárd anyagok eltávolítá• ·

    - 23 sára.
16. 16. Szennyvízkezelő berendezés, amely magában foglal egy keverőeszközt a szennyvíznek a recirkuláltatott nitrifikált szennyvízzel való összekeveréséhez;

    egy túlnyomáson működő oxigénmentesítő eszközt a szennyvíz és a recirkuláltatott nitrifikált szennyvíz elegyének az oldott oxigén gyakorlatilag teljes eltávolítását célzó biológiai oxigénmentesítéséhez;

    - egy túlnyomáson működő denitrifikálóeszközt az oxigénmentesített szennyvíznek az oldódó oxidált nitrogén gyakorlatilag teljes eltávolítását célzó biológiai denitrifikálásához;

    - egy túlnyomáson működő nitrifikálóeszközt a denitrifikált szennyvíznek az ammónia gyakorlatilag teljes eltávolítását célzó biológiai nitrifikálásához;

    - egy recirkuláltatóeszközt a nitrifikált szennyvíz legalább egy részének a keverőeszközbe való visszavezetéséhez;

    és

    - egy nyomáscsökkentő eszközt a nitrifikált szennyvíz másik része feletti nyomásnak környezetinél nagyobb nyomásra való csökkentésével az oldott levegő felúsztató hatása révén a szilárd anyagok eltávolítására.
17. 17. Szennyvízkezelő berendezés, amely

    - egy túlnyomáson működő biológiai kezelőedényt; és

    - egy túlnyomáson, de a biológiai kezelőedényben uralkodó nyomásnál kisebb nyomáson, ennélfogva oldottgázas flotációs egységként üzemelő, a túlnyomáson működő biológiai kezelőedényből érkező kezelt szennyvizet befogadó derítőedényt foglal magában.
18. 18. A 17. igénypont szerinti szennyvízkezelő berendezés, amely magában foglal még egy túlnyomáson, de a túlnyomáson működő derítőedényben uralkodó nyomásnál kisebb nyomáson üzemelő, a túlnyomáson működő derítőedényből érkező kezelt és derített szennyvizet befogadó szűrőeszközt is.