HU216776B

HU216776B - Javított, eleveniszapos szennyvíztisztítási eljárás

Info

Publication number: HU216776B
Application number: HU9502625A
Authority: HU
Inventors: Bernard Capdeville; Frédéric Clauss; Manfred Hangl; Harald Tropper; Norbert Wamser
Original assignee: Naintsch Mineralwerke Gmbh.
Priority date: 1993-03-11
Filing date: 1994-03-10
Publication date: 1999-08-30
Also published as: CZ284180B6; NO306857B1; AU685440B2; BR9405841A; NO953516L; FI954187A0; NO953516D0; CA2157795A1; SI0688303T1; DK0688303T3; AU6377394A; DE69400915D1; ATE145192T1; ES2095160T3; GR3022523T3; KR960700967A; SK279864B6; WO1994020425A1; HU9502625D0; HUT72127A

Abstract

A találmány tárgya eleveniszapős eljárás a szennyvíztisztításihatásfők növelésére tisztítótelep aktiválómedencéjében, az iszaprészleges visszavezetése mellett. A találmány szerint a biőm sszáhőz aszennyvíz literenként legfeljebb 2,0 g, 100 mm-nél kisebbszemcseméretű, adőtt esetben katiőnizált talkűmőt, pirőfillitet,kaőlint vagy csillámőt adnak. Az aktiválómedencéb l való kilépésnél aszilárd anyag és a főlyadék szétválasztásának jelentős javűlása,valamint a széntartalmú, nitrőgéntartalmú és főszfáttartalmúszennyeződés tekintetében a tisztítási hatásfők növek dése figyelhetőmeg, még akkőr is, ha a telep közepes vagy teljes kapacitássalműködik. ŕ

Description

A találmány tárgya eljárás szennyvíz eleveniszapos biológiai tisztítására.

A Chemical Abstract 102,4,1985,31409 helye eljárást ismertet szennyvíz tisztítására, amelynek során hidrofil termékeket, így aktív szenet és kaolint alkalmaznak. Ezek a termékek növelik az eltávolított szénalapú szennyezések mennyiségét, de lényegében nem befolyásolják a nitrogén- és a foszfátalapú szennyezéseket.

A szennyvizek eleveniszapos eljárással történő biológiai tisztításakor - ilyen eljárást alkalmaznak a fejlett ipari országok kommunális tisztítótelepeinek több, mint 60%-ánál - a gyakran előzetesen homoktalanított és zsírtalanított szennyvizet (néha előülepítő medencén keresztül) aktiválómedencébe vezetik, ahol a biológiai lebontást baktériumok végzik. Az aktiválómedencét legalább néhány cikluson keresztül levegőztetik, ami aerob baktériumok kifejlődését teszi lehetővé, lényegében a széntartalmú szennyeződés eltávolítása érdekében. Nem levegőztetett ciklusok is következhetnek anaerob baktériumok kifejlődése érdekében, a nitrátok lebontása céljából; az anaerob baktériumok kifejlesztésére egy második, nem levegőztetett medence is beiktatható. A baktériumok vagy mikroorganizmusok pelyheket képeznek, amelyek sűrűsége közel van a vízéhez (ezt nevezik eleveniszapnak), a tisztított víz a pelyhektől a sűrűségkülönbség alapján különíthető el, hagyományosan sűrűség szerint, utóülepítő medencében (általában „derítő” vagy „másodlagos ülepítő” néven említik, a továbbiakban: „ülepítő”). A tisztított víz ezután közvetlenül visszavezethető a folyóba.

Az ülepítő alján összegyűlt iszapot részben visszavezetik az aktiválómedencébe, hogy a tisztító mikroorganizmusokat nagyobb mennyiségben tarthassák fenn. Az iszapfelesleget szűrik, majd kondicionálják a térfogat és tömeg csökkentése érdekében, mezőgazdasági felhasználás vagy feltöltés céljára.

Az eleveniszapos tisztítótelepek üzemeltetői két problémával találják szembe magukat:

1. A tisztító mikroorganizmusok megfelelő koncentrációjának fenntartása a kezelendő vízzel érintkező aktiválómedencében.

Ha a telepre belépő víz fizikai-kémiai összetétele miatt a közegben fejlődő baktériumok kevéssé ülepedő fonalas pelyhekké tapadnak össze (az európai telepek körülbelül 40 %-ában), a víz és a tisztító mikroorganizmusok szétválasztása nehezen megy végbe. Az ülepítőtartály már nem képes a kezelt víz derítésére és a folyóba vezetett felúszó anyag sok tisztító mikroorganizmust tartalmaz: ekkor az aktiválómedence szabályosan kimosódik, a tisztító mikroorganizmusok lassan kiürülnek, így a szennyvíz tisztítása leáll.

2. A kezelendő szennyvízben lévő ammóniumionok nitrifikálása, mivel egyrészt a nitrogéntartalmú szenynyeződés nagy részét alkotó ammóniumionok igen toxikusak, másrészt az ammónium nitrifikálása korlátozza a nitrogéntartalmú tápanyagok kiválasztását, amelyek részben felelősek a folyók és tavak eutrofizációs problémáiért.

Amikor a tisztítandó szennyvíz mennyisége meghaladja a telep kezelési kapacitását (úgynevezett közepes vagy erős terhelésű telepek, ahol a kezelendő szennyeződés igen jelentős az aktiválómedencében lévő tisztító mikroorganizmusok mennyiségéhez viszonyítva), a berendezés nem elégséges térfogata következtében az üzemeltető nem tudja visszakeringtetni az ülepítőből kikerülő iszapot. Ez a helyzet például a növekvő lakosságú városok szennyvizét tisztító telepeknél. Ilyenkor az eleveniszap csaknem teljesen kiürül a tisztitórendszerből. Ennek következménye a széntartalmú szennyeződést lebontó mikroorganizmusok igen alacsony koncentrációja az aktiválómedencében, illetve a nitrogéntartalmú szennyeződést lebontó mikroorganizmusok teljes hiánya, mivel ez utóbbiak nem telepednek meg a „fiatal” iszapban, azaz olyan iszapban, amely nincs elég régen a telepen. A széntartalmú szennyeződés tehát csak gyengén, a nitrogéntartalmú szennyeződés pedig egyáltalán nem bomlik le.

Kevés megoldás létezik a (gyakran „biomassza”ként említett) tisztító mikroorganizmusok megfelelő koncentrációjának fenntartására az aktiválómedencében és/vagy a nitrifikáló baktériumok megtelepítésére, amelyek nélkülözhetetlenek a nitrogéntartalmú szenynyeződés (nevezetesen az NH₄® és/vagy ΝΟ₃θ) eltávolításához. Egy kis kapacitású telep esetében (ha a kezelendő víz mennyisége meghaladja a kezelési kapacitást) az egyetlen megoldás az aktiválómedence megnövelése (vagy az eljárás megváltoztatása). A telep bővítése igen költséges és néha lehetetlen is, amikor a telep urbanizált zónában fekszik, és nem áll rendelkezésre elegendő terület.

Egyébként a tisztító mikroorganizmusok alacsony koncentrációja a nitrátok kiválasztásának végső fázisában kis hatásfokot eredményez és kikényszeríti a berendezések méretének jelentős növelését vagy további medencék beiktatását az ilyen típusú szennyeződések eltávolítása érdekében.

A találmány célja olyan eljárás kialakítása, amely lehetővé teszi egyrészt a tisztító biomassza koncentrációjának növelését az aktiválómedencében és a koncentráció jobb fenntartását, másrészt a jelen lévő baktériumok aktivitásának növelését, még akkor is, ha az eleveniszap fonalas formában jelenik meg, amely nehezen választható el a kezelt víztől, és az ülepítőben lévő iszap kiöblítési aránya magas a belépő szennyvizet kezelő telep alacsony kapacitása következtében. A koncentráció és a biomassza aktivitásának növelése elsősorban azokat a mikroorganizmusokat érinti, amelyek a széntartalmú szennyeződést bontják le; mivel a mikroorganizmusok tartózkodási ideje az aktiválómedencében megnövekszik, azokat a mikroorganizmusokat is érinti, amelyek az ammóniás szennyeződést oxidálják és bontják le. A találmány szerinti javított eljárás tehát lehetővé teszi, hogy kevesebb szerves anyag kerüljön vissza a folyóba, és hogy a toxikus ammóniumionok, állandó mérnöki munka révén, kiszűrődjenek. Ezenkívül a baktériumok tevékenységének fokozása a foszfátok megnövelt felhasználásával jár, így a foszfáttartalmú szennyeződés nagyobb mértékű eltávolítását jelenti.

HU 216 776 Β

A találmány szerinti eljárás úgynevezett eleveniszapos eljárás, amely abból áll, hogy aktiválómedencében széntartalmú szennyeződést és/vagy nitrogéntartalmú szennyeződést, és/vagy foszfáttartalmú szennyeződést tartalmazó szennyvizet tisztító mikroorganizmusokból álló biomasszával érintkeztetünk, a kezelt vizet és az eleveniszapot ülepítőben szétválasztjuk, és az eleveniszap egy részét visszavezetjük az aktiválómedencébe. A találmány szerint a biomasszához ásványi talkumport vagy pirofillitport, vagy csillámport keverünk, mindenfajta szerves kötőanyag nélkül, olyan körülmények között, amelyek lehetővé teszik az ásványi szemcsék és a baktériumok közvetlen érintkezését, valamint baktériumrétegbe ágyazódott és ahhoz közvetlenül kötődő talkum-, pirofillit- vagy csillámszemcsékből álló vegyes pelyhek kialakulását; az ásványi szemcsékből és baktériumokból álló vegyes pelyhek alkotta eleveniszap sűrűsége meghaladja a vízét, az eleveniszap egy része pedig folyamatosan visszakerül a körfolyamatba, miáltal növekszik a mikroorganizmusok koncentrációja és tartózkodási ideje az aktiválómedencében.

„Ülepítő” alatt értendő valamennyi statikus vagy dinamikus rendszer, előnyben részesítve a szilárd anyag és a folyadék sűrűségkülönbség alapján történő szétválasztását, mint például gravitációs derítőmedence, hidrociklon stb.

A találmány szerinti eljárás során megfigyeltük, hogy amikor a talkum-, pirofillit- vagy csillámpor szemcsék a mikroorganizmusokkal érintkeznek, vegyes pelyhek képződnek a baktériumpelyhekben lévő porszemcsék kötőhatása révén. Ez a hatás váratlan a fent említett porok azon tulajdonságai következtében, hogy nagy a fizikai-kémiai tehetetlenségük, nem porózusak, és kicsi a fajlagos felületük. A hatás annál inkább váratlan, mivel a talkum, a pirofillit és a csillám közismerten lipofil tulajdonsággal bír, ami a zsírokkal szemben abszorbeáló képességet kölcsönöz, és a baktériumokhoz való affinitás teljes hiányára enged következtetni (az ilyen affinitás általában a hidrofil jellegű anyagokkal jár együtt). A fent említett, vegyespehely-képző hatás igen jellegzetes és mindeddig megmagyarázhatatlan volt. Amennyiben a talkum-, pirofillit- vagy csillámpor mennyisége 1 1 szennyvízre számítva 0,01 és 2,0 g között van, megfigyelhető, hogy gyakorlatilag az összes porszemcse és az összes mikroorganizmus vegyespehely-tömeget alkot.

Az alkalmazott talkum-, pirofillit- vagy csillámrészecskék mérete előnyösen 100 μιη alatt van. Az eljárás egy különösen előnyös kiviteli módja szerint az alkalmazott talkum-, pirofillit- vagy csillámrészecskék mérete 3 és 50 μηι között van.

A „talkum” 3MgO-4SiO₂H₂O képletű hidratált magnézium-szilikátot jelent, vagy bármely, ezt a vegyületet tartalmazó filloszilikát keveréket. A „pirofillit” az A1₂O₃ -4SíO₂ H₂O képletű hidratált alumínium-szilikátot jelenti, amelyet néha „agalmatolit”-nak is neveznek, vagy bármely, ezt a vegyületet tartalmazó szilikátkeveréket. „Csillám” alatt timfbldtartalmú csillámok értendők, úgy mint a 6SiO₂-3Al₂O₃K₂O-2H₂O képletű muszkovit-csillám; magnéziumtartalmú csillámok, úgymint a 6SiO₂-6MgO K₂O -2H₂O képletű flogopit, valamint az előző ásványokból származó timföld- vagy magnéziumtartalmú Iliitek, melyeket egyrészt a szilícium alumíniummal, másrészt az alumínium vagy magnézium vassal történő változó helyettesítésével kapunk. Mindegyik esetben ezek a természetes fajták társult ásványokat is tartalmazhatnak.

A találmány szerinti eljárásban képződött vegyes pelyhek sűrűsége meghaladja az egyszerű baktériumpelyhekét a porszemcsék térfogattömege miatt, amely 2,5-3-szor nagyobb, mint a vizes közegben szokásosan képződő mikroorganizmus halmazoké. A nagyobb sűrűség a folytonos recirkuláció során az eleveniszap gyors sűrűsödését eredményezi, ami állandó üzemelésnél az eleveniszap kedvező szétválasztását teszi lehetővé az ülepítőben. Megjegyezzük, hogy amikor az ülepítőtartály hidrociklon, a szétválasztás igen kedvező; a hidrociklon technikát, amelynek az az előnye, hogy a szagok esetleges kezelésére megfelelő kompakt berendezést képvisel, jelenleg kevéssé használják, mivel a baktériumpelyhek és a víz sűrűsége közötti különbség gyakran igen kicsi, és ezáltal nagyon nehéz megtartani a szétválasztási küszöböt. A tisztító mikroorganizmusok visszavezetése az ülepítőből az aktiválómedencébe minden esetben nagyon kedvező még akkor is, ha a baktériumok fonalas formában jelennek meg (ezek rendszerint nehezen ülepedő baktériumpelyhekké tömörülnek). Ezenkívül az eleveniszap jobb recirkulációja növeli a tisztító mikroorganizmusok tartózkodási idejét, ami a nitrifikáló baktériumok meglepő megtelepedését teszi lehetővé, még az úgynevezett „közepes vagy erős terhelésű” telepeknél is. Ugyancsak tapasztalható, a mikroorganizmusok egyenlő tömege mellett, hogy a baktériumtevékenység megnövekszik, amikor a mikroorganizmusokból és a porszemcsékből vegyes pelyhek képződnek (a tisztán baktériumpelyhek tevékenységéhez képest); ez a hatás szintén megmagyarázhatatlan. A baktériumtevékenység növekedése (amely a közegben történő oxigénfogyasztással mérhető) megnövelt foszfátfogyasztást eredményez. Megjegyezzük, hogy az említett porok kémiailag semlegesek, és nem oldódnak a szennyvízben (amivel elkerülhető a víz újabb szennyezése).

A találmány szerinti eljárás egyik változata abból áll, hogy kationizált talkum-, pirofillit- vagy csillámport használunk. Kationaktív szerekkel kezelt talkum-, pirofillit- vagy csillámporról van szó. Kationaktív szerként használhatunk vegyületeket, például epiklórhidrin alapú aminokat, kvatemer alifás poliaminokat stb. A kationizált talkum, pirofillit vagy csillám alkalmazása az eleveniszap olyan sűrűsödését teszi lehetővé, amely meghaladja az ugyanezen, de nem kezelt ásványi porokkal képződött eleveniszapét.

A találmány szerinti eljárásnak megfelelően az adalékként szolgáló porok mind az előderítőbe, mind pedig közvetlenül az aktiválómedencébe adagolhatok. Bekerülhetnek az eleveniszap recirkulációs áramába az ülepítő- és az aktiválómedence között vagy az ülepítőben (ez lehet hagyományos vagy nem hagyományos,

HU 216 776 Β dinamikus vagy statikus), ahol közvetlenül az iszap sűrűsödésére hatnak. Kimutatható, hogy a talkum-, pirofillit- vagy csillámpor közvetlenül az aktiválómedencébe való adagolása különösen hatásos a mikroorganizmusok koncentrációjának gyors emelésére. A poroknak az ülepítőbe történő adagolása különösen hatásos fonalas baktériumok esetében, a kimosódás elkerülésére.

Az alábbi példákkal szemléltetjük a találmány szerinti eljárást. Valamennyi példa kivitelezésekor szokványos primer ülepítőből kilépő szennyvízből vettünk mintát; a tartály hidraulikus terhelése 0,5 m/h felhajtósebességnek felel meg,

Az 1-7. példák kivitelezése egy kísérleti üzemben (pilot-plant) történt, amelynek részei (a primer ülepítőt követően):

- egy 3,5 1 űrtartalmú, henger alakú aktiválótartály, amelyet 1,5 1/h teljesítménnyel működtetünk, folyamatos oxigénadagolás és keverés mellett (a közeg oxigéntartalmát 5 mg/l-re állítjuk be),

- egy 3 1 űrtartalmú, kúpos aljú, henger alakú ülepítőtartály, amelynek a kúpos alja egyrészt az aktiválótartállyal egy visszakeringtető vezeték révén, másrészt egy kondenzvízszivattyúval van összekötve,

- az ásványi port az aktiválótartályba (illetve a 4., 5. és 6. példánál az ülepítőtartályba) vezető rendszer, amely egy vízben szuszpendált port tartalmazó tartályból és a szuszpenziót befecskendező szivattyúból áll; a szivattyúval szabályozhatjuk az aktiválótartályba (illetve az ülepítőtartályba) kerülő szuszpenzió, ezzel együtt a por mennyiségét.

Egyrészt az 1., 2. és 3. példák, másrészt a 4., 5. és 6. példák kivitelezése egyidejűleg három-három berendezésben történt, amelyek azonosak az előbb leírt, kísérleti üzemként említett berendezéssel. A 7. példát ebben a berendezésben valósítottuk meg, az egyetlen ábra a 7. példában kapott eredményeket szemlélteti.

1. példa

Hagyományos üzemű, eleveniszapos tisztítótelep stabilizációja talkumpor bevitelével.

A példa kivitelezése három fázisban történik.

Első fázis:

Időtartam: 35 nap klasszikus üzemelés a berendezés tisztítási jellemzőinek meghatározására.

Második fázis:

Időtartam: 35 nap üzemelés úgy, hogy az aktiválómedencébe kezelendő szennyvíz literenként 0,15 g talkumot adagolunk folyamatosan. Ez a fázis a talkumnak a berendezés tisztító jellemzőire tett hatását mutatja.

Harmadik fázis:

Időtartam: 45 nap klasszikus üzemelés, a talkum adagolását a fázis kezdetén leállítjuk. Ebben a fázisban meggyőződhetünk arról, hogy a 2. fázisban megállapí10 tott hatás a talkum hozzáadásának köszönhető, és nem a berendezés működéséből következik, valamint, hogy talkum hiányában a berendezés ugyanolyan mértékben tisztít, mint az 1. fázisban. A 3. fázis hosszabb, mint az előzőek, mivel körülbelül egy hét szükséges ahhoz, hogy a talkum teljesen kiürüljön a berendezésből.

A három egymást követő fázisban három paramétert mérünk naponta, valamint számítjuk ezek átlagát és négyzetes eltéréseit mindegyik fázisra vonatkozóan:

- az összes szennyvíz kémiai oxigénigénye (teljes

KOI, O₂/l-ben kifejezve), ami a széntartalmú szennyeződés koncentrációjára jellemző, az aktiválómedencébe való belépéskor és az ülepítőből történő kilépéskor mérve (így számítjuk ki a teljes KOI csökkenését, amely a berendezés tisztítási teljesítményének első jel25 lemzője),

- a szennyvíz oldható frakciójának kémiai oxigénigénye (oldható KOI, O₂/l-ben kifejezve), amely az oldható szénszennyeződés koncentrációjára jellemző, az aktiválómedencébe való belépéskor és az ülepítőből történő kilépéskor mérve (így számítjuk ki az oldható KOI csökkenését, amely a berendezés tisztítási teljesítményének második jellemzője),

- Mohlmann-index, amelyet a 30 perc alatt leülepedett eleveniszap űrtartalmával fejezünk ki, az ele35 veniszap lebegőanyag-tömegére vonatkoztatva (Μ. I. ml/g-ban) (minél alacsonyabb ez a mutató, annál könnyebb a baktériumpelyhek és a tisztított víz szétválasztása).

A használt talkumpor a TALC DE LUZENAC cég (Franciaország) által forgalmazott „Luzenac MB 30” nevű termék. Összetétele: 55 t% hidratált magnéziumszilikát és 45 t% hidratált magnézium-alumínium-szilikát. A részecskék mint gömbök átlagos átmérője a részecskék 75 %-ánál 11 pm alatti, 50 %-ánál 6,3 pm alatti és 25 %-ánál 3,5 pm alatti.

	Összes KOI (mg/1)	Oldható KOI (mg/1)	Μ. I.
v_s	E,	A„	v_s	Et	A_b	V	E,
1. fázis	105	37	224	52	26	89	128	101
2. fázis	98	17	256	43	18	123	51	15
3. fázis	110	25	190	56	22	74	100	28

V_s=kimeneti érték, E,=négyzetes eltérés, Árcsökkenés, V=indexérték.

A talkum feltűnően hat a Mohlmann-indexre (szilárd anyag/folyadék szétválasztó képesség), valamint a kimeneti értékek szabályosságára, amelyet igen alacsony négyzetes eltérések jellemeznek. A talkum nem- 60 csak jobb tisztítási átlagot tesz lehetővé, de a tisztítás minősége is nagyon egyenletes.

A talkum hatása vitathatatlan mind az összes, mind az oldható szennyeződés kezelésére.

HU 216 776 Β

2. példa

Hagyományos üzemű, eleveniszapos tisztítótelep stabilizációja csillámpor bevitelével.

A vizsgálati fázisok és mért paraméterek azonosak az 1. példában leírtakkal. Egy liter kezelendő vízhez 1,0 g csillámport adagolunk.

A használt csillámpor a francia Kaolin D’Arvor cég által forgalmazott, „MICARVOR 20” nevű termék, amelynek összetétele 55 t% csillám, 30 t% kaolinit és 15 t% foldpát. A részecskék mint gömbök 75 %-ának 5 átlagos átmérője 7,4 pm alatti, 50 %-ának 4,1 pm alatti és 25 %-ának 1,9 pm alatti.

	Összes KOI (mg/1)	Oldható KOI (mg/1)	Μ. I.
v_s	E,	^Ab	Vs	Et	Ab	V	Et
1. fázis	105	37	224	52	26	89	128	101
2. fázis	100	22	254	48	22	1118	86	26
3. fázis	110	25	190	56	22	74	100	28

V_s=kimeneti érték, E,=négyzetes eltérés, A_b=csökkenés, V=indexérték.

A csillámpor alkalmazása tehát a szénszennyeződés jobb eltávolítását, az eltávolítás szabályosságát, valamint az eleveniszap és a tisztított víz jobb szétválasztását teszi lehetővé.

3. példa

Fonalas baktériumok jelenléte miatt rendellenes telep megfelelő állapotba hozatala talkumpor bevitelével.

A példa kivitelezése négy egymást követő fázisban megy végbe.

Első fázis:

Időtartam: 10 napos működés, melynek során a próbaberendezést ugyanolyan típusú szennyvíz táplálja, mint az 1. vagy 2. példánál, ahol a kezelendő vízhez literenként 1,5 g glükózt adunk. A glükóz biológiailag könnyen lebontható szennyeződés, amely fonalas baktériumok képződését segíti elő. Az első öt nap után zavarok állnak be a tisztításban: az ülepítő lebegő anyagokkal telik meg, nem válik szét a szilárd anyag és folyadék, a baktériumok pedig kikerülnek a próbaberendezésből.

Második fázis:

Időtartam: 3 napos működés úgy, hogy az ülepítőbe a kezelendő szennyvízhez literenként 2 g talkumot + 1,5 g glükózt adagolunk folyamatosan. Három nap után az iszap recirkulációja újból lehetővé válik.

Harmadik fázis:

Időtartam: 27 napos működés úgy, hogy az ülepítőbe a kezelendő vízhez literenként 0,15 g talkumot + 1,5 g glükózt adagolunk folyamatosan. A talkum menynyisége azért csökkenthető, mert a második fázisban gyorsan lehetővé válik a berendezés szabályos üzemel30 tetése.

Negyedik fázis:

Időtartam: 15 napos működés talkum nélkül, csak a szennyvíz + glükóz (1,5 g/1) keverékével. Körülbelül egy hét szükséges ahhoz, hogy a talkum teljesen kiürül35 jön a berendezésből.

A mért paraméterek ugyanazok, mint az 1. példánál. Az alkalmazott talkum az 1. példánál is használt és leírt „Luzenac MB 30”.

	Összes KOI (mg/1)	Oldható KOI (mg/1)	M.I.
v_s	E,	^Ab	v_s	Et	^Ab	V	E,
1. fázis	1202	1675	167	186	149	310	499	421
2. és 3. fázis	108	77	1795	70	48	505	205	98
4. fázis	1150	1590	190	173	133	320	510	470

V_s=kimcncti érték, E,=négyzetes eltérés, Árcsökkenés, V=indcxérték.

A talkum hatása feltűnő. Lehetővé teszi, hogy a teljes KOI értéke a medencéből történő kilépéskor a 125 mg/1 határérték alá süllyedjen.

A berendezés három tisztítási jellemzőjének csökkenése igen gyors és jelentős a második és harmadik fázis folyamán. Mindazonáltal a baktériumpelyhek optikai mikroszkópos megfigyelése azt mutatja, hogy a rendszer ökológiája nem változik: a fonalas baktériumok még mindig jelen vannak a rendszerben, káros hatásuk a szilárd anyag és a folyadék szétválasztására már nem érezhető, mivel a baktériumok rátekerednek a talkumra, hogy azzal sűrű, vegyes pelyheket alkossanak.

A negyedik fázis során (a talkumadagolás leállítása) a problémák abban a mértékben jelentkeznek újra, ahogyan a talkum kiürül (az iszap kimosódása révén), egészen addig, hogy a keverék oldhatatlanná válik, amikor a talkum teljesen kiürül. A berendezés ettől kezdve nem tudja megfelelően tisztítani a szennyvizet.

HU 216 776 Β

4. példa

Fonalas baktériumok jelenléte miatt rendellenes telep megfelelő állapotba hozatala csillámpor bevitelével.

A vizsgálati fázisok és mért paraméterek ugyanazok, mint az 1. példánál leírtak. A használt csillámpor a 2. példánál leírt.

	Összes KOI (mg/1)	Oldható KOI (mg/1)	M.I.
^Vs	E.	V	v_s	E,		V	E,
1. fázis	1202	1675	167	186	149	310	499	421
2. és 3. fázis	127	101	1776	84	51	491	250	110
4. fázis	1197	1605	143	181	138	310	525	478

V_s=kimeneti érték, E,=négyzctes eltérés, Árcsökkenés, V=indexérték.

A csillámpor alkalmazása tehát a berendezés kielégítő működését teszi lehetővé a fonalas baktériumok jelenléte ellenére. A csillámpor alkalmazása nem módosítja a rendszer ökológiáját.

5. példa

Nitrifikálás állandó hőmérsékleten talkumpor hozzáadásával.

Az 5. példa kivitelezése a már leírt próbaberende- 25 zésben történik. A talkumpomak az ammóniumionok nitrifíkálására tett hatásának vizsgálata érdekében a teljes próbaberendezést egyenletesen 15 °C-on tartjuk (a nitrifikálás erősen függ a hőmérséklettől, néhány fok különbség nagymértékben módosítja a reakcióki- 30 netikát).

Mivel a nitrifíkációs reakció függ a berendezésben lévő tömegtől is, megfigyeljük a reakciót talkummal és anélkül úgy, hogy változtatjuk a terhelést. Ezt a berendezés hidraulikus viszonyainak módosításával érjük el.

A kapott eredményeket az 1. ábra 1. és 2. grafikonja szemlélteti, amely a berendezésben kiválasztott ammóniumion mennyiségének alakulását mutatja (kiválasztott N-NH₄® mennyiség, kg N-NH₄ ^e/m³/nap-ban kifejezve), a berendezésbe belépő szénszennyeződés menynyisége és az aktiválómedencében lévő mikroorganizmusok mennyisége közötti kapcsolat függvényében (alkalmazott tömeg; kg BOI/kg MES/nap-ban kifejezve). (MES=szuszpendált szilárd anyag)

Ugyanazt a talkumport használjuk, mint az 1. példánál, ugyanolyan mennyiségben (0,15 g/1 kezelendő víz).

Az 1. és 2. grafikon egyértelműen mutatja, hogy a talkum hozzáadásának köszönhetően igen nagy menynyiségű ammóniumion választható ki, még erős vagy igen erős terhelés mellett is, ugyanakkor talkum nélkül ez a kiválasztás korlátozott vagy lehetetlen.

6. példa

Kommunális tisztítótelep megfelelő állapotba hozatala talkum hozzáadásával. 55

A 6. példát egy 1000 lakosegyenérték kapacitású tisztítótelepen hajtjuk végre, amely naponta 600700 m³-t kezel. A névleges kapacitás csak 300 m³/nap.

A Stájerországban (Ausztria) lévő telepet alacsony hőmérsékleten tartjuk, a kísérlet folyamán a hőmérsékletet °C körül stabilizáljuk. Ilyen alacsony hőmérsékleten a nitrifikáció kinetikája jelentősen lelassul, és az ammónium nem képes lebomlani.

A tisztítótelephez előkezelő egység is tartozik (rács, homokfogó, zsírfogó). A szennyvizet körülbelül 2 órán keresztül ülepítjük, mielőtt az aktiválómedencébe kerülne. A baktériumpelyhek és a tisztított víz szétválasztása hagyományos típusú másodlagos ülepítőben történik.

A példa kivitelezése három egymást követő fázisban megy végbe.

Elsőfázis:

Időtartam: 20 napos klasszikus üzemelés.

Átlagos hőmérséklet: 15 °C.

Második fázis:

Időtartam: 35 napos üzemelés körülbelül 0,20 g talkum/1 kezelendő víz alkalmazásával. Mivel a talkumpor nehezen nedvesedik, archimedesi csavarban eiőnedve35 sítjük az aktiválómedencébe belépő vízzel, mielőtt folyamatosan az aktiválómedencébe vezetnénk.

Átlagos hőmérséklet: 10 °C.

Harmadikfázis :

Időtartam: 45 napos klasszikus üzemelés, a talkum 40 adagolását a fázis kezdetén leállítjuk. Körülbelül 10 nap szükséges ahhoz, hogy a talkumpor kiürüljön a telepről.

Átlagos hőmérséklet: 10 °C.

A használt talkumpor a Société Naintsch Mineral45 werke (Ausztria) cég által „Biosorb 30” néven forgalmazott termék. Összetétele 55 t% hidratált magnéziumszilikát és 45 t% hidratált magnézium-alumínium-szilikát. A gömb alakú részecskék 75%-ának átlagos átmérője 12 pm alatti, 50 %-ának 6,7 pm alatti és 25%-ának 50 3,4 pm alatti.

A három egymást követő fázisban a visszavezetett víz több szennyezési mutatóját mérjük naponta:

- az összes szennyvíz kémiai oxigénigényét (teljes KOI, mg/l-ben),

- a szennyvíz ammóniumionjainak nitrogénkoncentrációját (N-NH₄, mg/l-ben),

- a szennyvíz nitrátionjainak nitrogénkoncentrációját N-NO₃, mg/l-ben),

- a szennyvíz ortofoszfátionjainak foszforkoncent60 rációját (P-oPO₄, mg/l-ben).

HU 216 776 Β

	Teljes KOI (mg/1)	n-nh₄ (mg/1)	n-no₃ (mg/1)	P-oPO₄ (mg/1)
1. fázis	102	28,5	12,5	1,3
2. fázis	43	2,5	5,2	0,9
3. fázis	112	33,0	14,3	1,5

A víz fő szennyezési mutatóinak átlagértéke a berendezésből való kilépéskor.

Ezek az értékek a talkumadagolásból következő csökkenést tükrözik:

	Teljes KOI (mg/1)	n-nh₄ (mg/1)	N-NOj (mg/1)	P=PO₄ (mg/1)
Talkum hatása	60%	90%	60%	35%

A szennyeződés talkumnak köszönhető csökkenése, a talkum nélküli szakaszokhoz viszonyítva.

A talkum hatása feltűnő és váratlan. Itt is felismerhető a talkumpor használatának a próbaberendezéseknél megfigyelt igen pozitív hatása a széntartalmú szenynyeződés (KOI) és ammóniás szennyeződés (NH₄®) kiválasztására. Nem érezhető a talkumpor használatának pozitív hatása a nitrátok és foszfátok kiválasztására, mivel a laboratóriumi vizsgálatok csaknem tökéletes próbaberendezésekben mennek végbe. Elsősorban is a próbaberendezésekhez tartozó aktiválómedencéket teljes mértékben levegőztetik. Ennek folytán a denitrifikáció 30 nem figyelhető meg. Egy valóságos telepen a keverési és levegőztetési teljesítmény nem mindenütt homogén, előfordulnak anaerob, azaz nem levegőztetett zónák: ez a helyzet ennél a telepnél is, ahol egy gyenge denitrifikáció lehetséges. A találmány szerinti adalék váratlan 35 hatása a talkumpomak a közegben lévő tisztító organizmusokra irányuló „védelmével” és/vagy a nitrifikáló baktériumok talkumpomak köszönhető koncentrációs hatásával magyarázható. Az „iszaplélegzés” mérése a hagyományos pelyheken és a vegyes pelyheken azt mutatja, hogy a vegyes pelyhek kétszer-háromszor gyorsabban fogyasztják az aktiválómedence oxigénjét, mint a hagyományos pelyhek.

Ez azt jelenti, hogy a baktériumtevékenység sokkal jelentősebb, és megmagyarázhatja a baktériumok megnövekedett foszforfogyasztását, valamint az ammónium, a nitrátok és a széntartalmú szennyeződés tökéletesebb lebomlását.

7. példa

Eleveniszap sűrítése szedimentációval, különböző adalékok jelenlétében.

Ebben a példában összehasonlítjuk a magában álló eleveniszap és kalcium-karbonáttal vagy kationaktív szerekkel kevert iszap sűrűsödését azzal a sűrűsödéssel, amelyet a találmány szerint talkum, kationizált talkum vagy csillám adagolása után figyelhetünk meg.

Az eleveniszap arról a kommunális tisztítóhelyről származik, amelyen a 6. példában leírt vizsgálatot foly15 tattuk. Az eleveniszap literenként 4,1 g szárazanyagot tartalmaz.

liter eleveniszaphoz 10 percen keresztül kationizált vagy nem kationizált ásványi anyagokat adunk:

a) 0,5 g „Biosorb 30”, a 6. példánál leírt és használt talkum,

b) 0,5 g „Biosorb 30”, amelyet 0,7 t% Percol®-rel, egy Allied Colloíd (GB) által forgalmazott, epiklórhidrin alapú aminnal kezelünk,

c) 0,0035 g Percol®, azaz a b) pont szerinti mennyi25 ség,

d) 0,5 g „Biosorb 30”, amelyet 0,7 tömeg% Superfloc®-rel, egy American Cynamid Corporation (New Jersey, USA) által forgalmazott, kvaterner alifás poliaminnal kezelünk,

e) 0,0035 g Superfloc®, azaz a d) pont szerinti mennyiség,

f) 0,5 g „20B” kaolin,

g) 0,5 g „Micarvor 20”, a 2. és 4. példáknál leírt és használt csillám,

h) 0,5 g „Hydrocarb 5”, a Société OMYA (Svájc) cég által forgalmazott kalcium-karbonát,

i) 0,5 g „HTM 20”, a Société MINERACAO MATHEUSS LEME Ltd. (Brazília) által forgalmazott pirofillit. Ez a pirofillit 95%-os tisztaságú; a gömb ala40 kú részecskék 75%-ának átlagos átmérője 9 pm alatti, 50%-ánál 5 pm alatti és 25%-ánál 2,6 pm alatti.

A kapott keverékeket, valamint egy tisztán eleveniszapból álló referencia anyagot (ref.) mérőüvegbe teszünk, a leülepedett iszap térfogatát 30 perces ülepítés után meghatározzuk.

	Ref.	a	b	c	d	c	f	g	h	i
Térfogat 30 perc után (ml)	790	470	410	750	380	750	670	630	750	460
Térfogatcsökkenés a ref.hez viszonyítva	-	40%	48%	5%	52%	5%	15%	20%	5%	42%

Az eredmények egyértelműen mutatják a talkum-, pirofillit- és csillámpor jelentős hatását az eleveniszap ülepedésére, valamint a kationaktív szerek és ezen aktivált porok, elsősorban a talkum közötti szinergiát. Megfigyelhető, hogy a magukban használt vegyi adalékok, valamint a kalcium-karbonát hatása csekélyebb az eljárásra.

Claims

1. Eleveniszapos szennyvíztisztítási eljárás széntartalmú szennyeződés, nitrogéntartalmú szennyeződés és esetlegesen foszfáttartalmú szennyeződés tisztítási hatásfokának növelésére, amelynek során aktiválómeden60 cében széntartalmú és/vagy nitrogéntartalmú, és/vagy

HU 216 776 Β foszfáttartalmú szennyeződést tartalmazó szennyvizet tisztító mikroorganizmusokból álló biomasszával érintkeztetünk, a kezelt vizet és az eleveniszapot ülepítőben szétválasztjuk, és az eleveniszap egy részét visszavezetjük az aktiválómedencébe, azzal jellemezve, hogy a biomasszához ásványi talkum- vagy pirofillit-, vagy csillámport keverünk, és az ásványi szemcsékből és baktériumokból álló vegyes pelyhek alkotta eleveniszap egy részét folyamatosan visszavezetjük a körfolyamatba.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy 100 pm alatti szemcseméretű talkum-, pirofillitvagy csillámport alkalmazunk.

3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy 3 és 50 pm közötti szemcseméretű talkum-, pirofillit- vagy csillámport alkalmazunk.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, 5 azzal jellemezve, hogy az aktiválómedencébe belépő szennyvízhez literenként 2,0 g talkum-, pirofillit- vagy csillámport adunk.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kationizált talkum-, pirofillit10 vagy csillámport alkalmazunk.