Konferencia kiadvány

Átírás

1 PureAqua Környezetvédelmi Mérnöki Iroda Kft Veszprém Hunyadi u. 14. Tel: +36/70/ Web: október 06. Konferencia kiadvány Szennyvíztisztítás iszaphozama és a szennyvíziszap kezelésének lehetőségei elnevezésű szakmai konferencia (2011. október 06., Zsámbék) Kamarai törzsszám: 06/2011/0091 Kamarai pontszám: 2 pont Szervező: PureAqua Környezetvédelmi Mérnöki Iroda Kft Veszprém Hunyadi u. 14. Web: Támogató: Aqua Trade And Service Kft Veszprém-Szabadságpuszta Külterület, Hrsz. 030/17 Szakmai Támogató: Magyar Szennyvíztechnikai Szövetség 1111 Budapest, Műegyetem rakpart 3. Web:

2 PureAqua Környezetvédelmi Mérnöki Iroda Kft Veszprém Hunyadi u. 14. Tel: +36/70/ Web: október 06. Konferencia programja: 08:30 10:00 Regisztráció, Reggeli 10:00 13:10 Előadások (Moderátor: dr Dulovics Dezső Magyar Szennyvíztechnikai Szövetség, ügyvezető) 10:00 10:20 Tisztítási hatásfok, iszaphozamok és energia visszaforgatás alakulása a veszprémi, szombathelyi, zalaegerszegi, debreceni szennyvíztisztítóban Előadó: Kárpáti Árpád, egyetemi docens (PureAqua Kft., ügyvezető) 10:20 10:40 Soproni szennyvíztisztító telep üzemelési tapasztalatai, különös tekintettel az iszapvonalra - Esettanulmányok Előadó: Mészáros Imre, mérnök, üzemvezető (Soproni Vízmű) 10:40 11:00 Aerob szennyvíztisztító üzemeltetési feltételeinek drasztikus javítása anaerob biológiai előtisztítással Előadó: Lorx Viktor, mérnök, ügyvezető igazgató (Inwatech Kft.) 11:00 11:40 Vita, Kávészünet 11:40 12:00 Bioaugmentációs eljárások a biológiai szennyvíztisztítás területén - A képződő fölösiszap mennyiségének csökkentése az eleveniszap biotechnológiai optimalizálásával Előadó: Malaczkó Szabolcs, mérnök, ügyvezető igazgató (MALATECH Kft.) 12:00 12:20 Csökkenthető-e a fölösiszap mennyisége hatékonyan a vízvonali tisztítás során? Előadó: Horváth Gábor, mérnök, ügyvezető igazgató (Horváth Gábor Környezetmérnöki Kft.) 12:20 12:40 Kommunális szennyvíziszapból tápanyag gazdálkodásra alkalmas termék Előadó: Kukely Katalin, mérnök, ügyvezető (ELMOLIGHT Kft.) 1

3 PureAqua Környezetvédelmi Mérnöki Iroda Kft Veszprém Hunyadi u. 14. Tel: +36/70/ Web: október :40 13:10 Vita 13:10-14:40 Ebédszünet 14:40-16:10 Előadások (Moderátor: dr Kárpáti Árpád PhD, PureAqua Kft.) 14:40 15:00 Állati eredetű melléktermékek komposztálása, hasznosítása Előadó: Kiss Jenő Dr.,Mérnök, Műszaki doktor, igazgató (ATEVSZOLG Zrt.) 15:00-15:20 Megoldások a szennyvíziszap mennyiségének csökkentésére a BorsodChem Zrt-nél. Előadó: Harsányi Péter, Mérnök, Üzemvezető (BorsodChem Zrt.) 15:20 15:40 Cementipari hasznosítás egy gazdaságos alternatíva a szennyvíziszap hasznosítására Előadó: Bocskay Balázs, Mérnök, alternatív energia menedzser (Duna-Dráva Cement Kft.) 15:40 16:10 Vita 16:10-16:30 Konferenciazárás 16:30-17:00 Büfé 2

4 Tisztítási hatásfok, iszaphozamok és energia visszaforgatás alakulása a veszprémi, szombathelyi, zalaegerszegi, debreceni szennyvíztisztítóban Horváth András 1, Kiss Gábor 2, Böcskey Zsolt 3, Fülöp Zoltán 4, Fazekas Bence 5, Kárpáti Árpád 5 Bakonykarszt Zrt 1, Vasivíz Zrt. 2, Zalai Vízmű 3, Debreceni Vízmű 4, PureAqua Kft. 5 Bevezetés A hazai szennyvíztisztító bővítések részben az adott időszakban előre jelezhető terhelésnövekedések, részben a tisztítás minőségi igényének a növekedése miatt lehettek reálisak. Az eltelt évek ugyanakkor bizonyították, hogy a gazdasági visszaesés eredményeként a tisztítókra várt terhelések elmaradtak. Ez az esetleges előülepítő kapacitások kapcsán az eleveniszapos részek biológiai terhelését érintette érzékenyen, rontva a biológiára érkező víz KOI/TKN arányát, ami pedig a denitrifikáció kulcsparamétere. Sajnos ugyanebbe az irányba hatott a megnövekedett gyűjtőcsatorna hosszokon bekövetkezett fokozott anaerob lebomlás is. Ezt az elméletileg megfelelő nitrogén és foszfor tápanyag eltávolításra tervezett tisztítók éppen a kiépítettségük különbözőségei miatt egymástól eltérő módon próbálták kompenzálni több-kevesebb sikerrel. Az előadás 4 hazai, különböző kialakítású, bővített kapacitású eleveniszapos tisztító üzemeltetésre vonatkozó tapasztalatokat próbálja összefoglalni. Az anaerob iszaprothasztás iszapvizének a nitrogénmentesítésére egyébként a zalaegerszegi üzem kivételével az eleveniszapos tisztítás vonalon kerül sor. Az egyes telepek tapasztalatai Ez az előadás négy telepet hasonlít össze. Különbségeik az eleveniszapos medencéik HRT-jében, és a levegőztetés-szabályozásukban van. Több évi munka után talán ez év végére mindegyik telep eléri, hogy kitűnő denitrifikációra legyen képes. Anaerob rothasztóik iszapvizének a nitrogénmentesítése a zalaegerszegi telepet kivéve az eleveniszapos tisztítás főágán történik. Telepenként eltérő az anaerob/anoxikus/aerob térfogathányad aránya, a medencék keverésének mértéke, valamint a recirkuláltatott iszap nitrát-mentesítésének megoldása is (Johannesburg, illetőleg UCT technológiák). A jó nitrogéneltávolításuk kulcsát ezért elsősorban az üzemeltetésükben kell keresni, hiszen technológiájában elég hasonlóak a telepek. Veszprém és szennyvizeinek tisztítása A veszprémi A2/O technológia régi blokkja szelektoros, úgynevezett Johannesburg megoldás (1. ábra). Ez a korábbi gyakorlatban megfelelőnek bizonyult, ezért a múlt évtized elején végzett bővítés (a régivel párhuzamosan kiépített, hasonló iszaptérfogattal rendelkező tisztítóblokk) is elvében hasonlóra készült, bár más medenceelrendezéssel. Az új blokknál lehetőséget biztosítottak két meghatározóan eltérő üzemeltetésre is, amit jól szemléltet a 2. ábra. A bővítést követő EU támogatással történt további fejlesztés elsősorban a város csatornahálózat korszerűsítését szolgálta, hiszen tisztító már rendelkezett kellő eleveniszapos kapacitással. Mindegyik tisztítósornak külön előülepítője és utóülepítője van, de egy utóülepítővel is működtethetők. Így szeparált iszapos, vagy egyesített iszapos is lehet a 1

5 működtetés. Ez esetenként az iszapjuk teljesítményében, tulajdonságaiban, elsősorban iszapduzzadási hajlamában jelentkezik. A két sor terhelésmegosztása is változtatható. Általában fele-fele terheléssel mennek, de volt már 1/3 terhelés is az új soron, sőt üzemelt a nyári időszakokban a rendszer kísérleti jelleggel csak a régi ág működtetésével is. 1. ábra: A veszprémi szennyvíztelep múlt század kilencvenes éveiben épített tisztítóblokkjának a folyamatábrája a hasznos medencetérfogatokkal. 2. ábra: A veszprémi szennyvíztelep második biológiai blokkjának az üzemeltetési lehetőségei. Fontos jellemzője még a telepnek a rothasztott iszap részleges szárítása az elhelyezését megelőzően, ami szolár-szárítással történik. A tisztító korábban épített biológiai blokkja (1. ábra) mintegy 8300 m 3 iszapos medencetérfogattal készült (1998). Ekkor a telep hidraulikai terhelése mintegy ezer m 3 /d volt, lakosegyenértékben pedig mintegy ezer. Vízhozamban egyébként ma ezer m 3 /d, de a biológiai terhelése mintegy %-kal növekedett. A telep megfelelő előülepítéssel rendelkezett, a nitrifikációt azonban nem minden télen tudta zavarmentesen biztosítani. A telepre ugyanis a hóolvadások esetén 2

6 olyan olvadt hólé mennyiség érkezett, ami a vízhőmérsékletet 10 fokig is csökkenthette. Az üzemeltetés sikere így télen erősen időjárás függő volt. A vízhőmérséklet ingadozásával iszapduzzadás is rendszeresen fellépett a tavaszi melegedéskor, ami ugyancsak zavarta az üzemeltetést, s vele a tisztítás hatásfokát. A telep további bővítésére a kétezres év első évtizedének közepén került sor (2. ábra), amikor egyébként már működött a telep szoláris iszapszárítása is. Ezzel a bővítéssel a tisztító teljes iszaptérfogata mintegy köbméterre növekedett. Ez a térfogat, illetőleg az annál kialakuló, mintegy egy és egyharmad napos HRT, illetőleg relatív iszapterhelés az adott kiépítésben és szabályozásban igen jó szerves anyag és nitrogéneltávolítást biztosít a döntően lakossági szennyvíz tisztításánál. A tisztított elfolyó víz NO 3 -N koncentrációja jelenleg már átlagosan 6-8 mg/l körül alakul, így a TN értéke sem haladja meg átlagosan a 8-10 mg/l értéket (3. ábra). Ilyen jó denitrifikációt ráadásul a rothasztás iszapvízének a kizárólagosan főágon történő nitrogénmentesítésével biztosítja a két tisztítósor. régi sor utóülepítő új sor utóülepítő mg ön/l mg ön/l mg ön/l egyesített elfolyó 3. ábra: Az egyes tisztítósorok elfolyó vizének és az egyesített telepi elfolyó víznek az összes-nitrogén koncentrációja 2011 évben. A két eleveniszapos sor levegőztetésének a szabályozása egymástól független, de lehetőség van az összekapcsolásukra is. Mindegyik saját levegőztető gépházzal, DO méréssel és annak alapján szabályozott két-két aktív fúvóval és egy-egy meleg tartalékkal van ellátva. A minimálisan beállítható frekvencia 25 Hz, így nagyon kicsi a nem szabályozott tartomány. Az oldott oxigénmérő szondák az oxikus medencék középpontjában helyezkednek el. Az ammónium gyakorlatilag mindegyik soron folyamatosan 1 mg/l alatti koncentrációban van a levegőztetők elfolyó vízében. A foszfor határérték biztosításához időszakosan van csak szükség minimális vas-adagolásra. Az anoxikus medencékbe történik ilyenkor a vegyszer (Piral) adagolása, amely segíti az iszapflokkulációt, ülepedést, csökkentve a fonalasodást is. Egyébként jótékony hatású az iszap rothasztásánál is, csökkentve a hidrogén-szulfid toxicitást a rothasztóban. 3

7 A két tisztítósor terhelésmegosztásával lehetőség adódott annak vizsgálatára, hogy ½ 1 ½ napos HRT tartományban különböző levegőztetés-beállítással milyen tápanyag eltávolításra képes a technológia. Melyik sor szabályozható jobban foszforeltávolítás, vagy éppen denitrifikáció tekintetében. A vizsgálatok általánosságban azt bizonyították, hogy a szelektoros, korábban épített sor 4-5 g/l iszapkoncentráció mellett biztonságosabban üzemeltethető, mint a később épített sor. Az is bebizonyosodott, hogy kedvező a téli időszakban mindkét sorral 6-7 g/l iszapkoncentráció körül üzemelni, mert ez nagyobb biztonságot ad a nitrifikációnak. Ezzel szemben nyári meleg vízhőmérsékletnél ilyen iszapkoncentrációval akár a régi sor is elegendő a tisztításra. A levegőztetett terekben egyébként a kiépített szabályozás elég gyakran nem tartja stabilan az oldott oxigén koncentrációját, ami nem igazán magyarázható. Nem okozott azonban ez problémát a tisztításban, sőt kedvezőnek bizonyult, ha a nagyobb terhelésű délelőtti, nappali időszakokban (nagyobb iszapterhelés) kisebb oxigénkoncentráció (csak néhány tized mg/l) állt rendelkezésre a medencékben, ugyanakkor a kisebb terhelésű késő éjszakai-hajnali időszakban 2 mg/l, vagy még nagyobb a medencék oxigénkoncentrációja. A nagy iszapkor lehetőséget ad a telepnek a nitrifikáció kis oxigénellátással történő időszakos befékezésére, s azzal a levegőztetett terek szimultán denitrifkációjának a növelésére. Az utóbbi esztendőkben a veszprémi szennyvíztisztítónál az iszaprothasztók felújítása van soron. Jelenleg is a 3 rothasztó torony közül csak kettő üzemel, 14 nap körül van abban az iszap HRT-je. A biológiai tisztítás (primer és szekunder) iszaphozamára itt 0,7 kg MLSS/kgBOI 5 fajlagos érték adódik. A rothasztók terhelését és üzemét az egyenletes iszapfeladás stabilizálja. Ehhez a tejipari iszap megfelelő előkeverését, s terhelésarányos feladását is ki kellett építeni. Összességében megállapítható, hogy naponta átlagosan 4000 kg iszap szárazanyag kerül feladásra. Ehhez adódik heti 5-8 m 3 tejipari szennyvíz tisztításából származó flotátum, és heti m 3 kis szennyvíztisztítóktól származó fölösiszap sűrített vagy elővíztelenített állapotban. Ezekből átlagosan 1900 m 3 biogáz és 2900 kg iszapmaradék keletkezik (szárazanyag). A fajlagos biogázhozam összességében mintegy 0,41 m 3 biogáz/kg rothasztásra feladott iszap szárazanyag. A keletkezett biogázból termelt villamos energia nagyobb időszak átlagát figyelembe véve a telepi igény több mint 40%-át fedezik. Speciális adottsága veszprémi szennyvíztisztítónak az iszap napenergiával történő szárítása, iszapelhelyezése, hasznosítása. A tavalyi vörösiszap iszapkatasztrófa ebben igen nagy változást eredményezett. Addig ugyanis a szárított iszap Ajkán került felhasználásra, rekultivációra. Egy tonna iszap elhelyezése ott mintegy 2000 Ft/t költséget jelentett összesen, szállítással együtt. Ekkor az iszap nedvességtartalmának a csökkentése csak szállítási költség megtakarítást jelentett. Az iszapkatasztrófa az iszapelhelyezés, hasznosítás lehetőségét gyökeresen megváltoztatta. Jelenleg Ajka nem fogadóképes, helyette Inotára, vagy Székesfehérvárra lehet iszapot szállítani. Inotán a víztelenített iszapot (25-27 % sza.) Ft költséggel fogadják, amihez 1500 Ft/t szállítási költség adódik. Szárítva ugyanezt az iszapot 1500 Ft/t költséggel veszik át rekultiváció céljára. Székesfehérvár körzetében mezőgazdasági hasznosítás történik, amelynél az átvételi költség 3500 Ft/t. Ehhez további 1800 Ft/t szállítási költség is adódik. Látható tehát, hogy a szoláris szárítás az iszapkatasztrófa óta nem csak a veszprémi, de a környező szennyvíztelepeknek is fontos kérdése. Mind az elhelyezési, mind a szállítási költséget jelentősen csökkenti. 4

8 Szombathely és térsége szennyvizeinek tisztítása A szombathelyi szennyvíztisztítónál, amely átlagosan napi 24 ezer köbméter, döntően lakossági szennyvizet tisztít, az elmúlt évek kapacitásbővítésének a fő elemei az iszaprothasztás és komposztálás és segédberendezéseinek a kiépítése voltak. Az eleveniszapos biológiai tisztító rendszeren csak apróbb változtatások történtek. A korábbi UCT kiépítés több átkötési lehetőséget hagyott különböző iszap visszavezetési és nyersvíz bevezetési, megosztási változatokra. A telep biológiai medencéinek a kapcsolási vázlatát az eleveniszapos medencetérfogatokat is feltüntetve a 4. ábra mutatja. Az ábrából látható, hogy az anaerob medencetérfogat kicsit túlbiztosított az anoxikus rovására. 4. ábra: A szombathelyi szennyvíztisztító sematikus kiépítése és medencetérfogatai. Az iszaprothasztás beindításával ennél az üzemnél az előülepítő kapacitást csökkenteni kellett (a két előülepítő egyikének a kikapcsolásával) az eleveniszapos biológiára kerülő szennyvíz KOI/TKN arányának növelése érdekében. A rothasztás ugyanis egyértelműen nitrogénterhelés növekedést eredményezett az eleveniszapos vonalon szerves anyag terhelés növekedése nélkül. A bővítés után kialakult ülepített szennyvíz paraméterekkel a főágon az eleveniszapos tisztítás nem tudta elérni az összes nitrogén koncentrációjára előírt 10 mg/l határértéket. A denitrifikációt javítandó (szerves anyag elemi oxigénnel történő oxidációja mértékének csökkentésével) az anaerob és anoxikus tereket követő három párhuzamosan kapcsolt levegőztető medence közül jelenleg csak kettő van üzemben. Ezekből a levegőztető medencékből a nitrifikált iszapos víz az anoxikus medencék elejére került vissza (belső recirkuláció) az elődenitrifikáció érdekében. A nagykörös iszaprecirkuláció az anaerob medencék elejére visz vissza az utóülepítőkből az iszapot. Az egyes medencék térfogatai adottak, tehát a jelenlegi anaerob:anoxikus:aerob térfogatarányon (3600:4500:9000 medencetérfogatok köbméterben) csak a harmadik levegőztető medence (további 4500 m 3 ) bekapcsolásával lehetne változtatni. Erre a tapasztalatok szerint a teljes nitrifikáció biztosításához nincs szükség. A kisebb oxikus iszaptérfogat-hányad kedvezőbb a denitrifikációnak. A nagykörös iszaprecirkulációt is csökkentette az üzem az elmúlt év végével, s a korábbi átlagosan 1,4-es recirkulációs arányt ezzel egyre csökkentette. 5

9 Az iszaprothasztás kiépítésével párhuzamosan a levegőellátás biztonságosabbá tételére, jobb szabályozásának a kiépítésére is sor került. Előtte 1 légfúvó látta el közösen az üzemelő akár 3 levegőztető medencét is, ezért hol túl sok, míg máshol túl kevés volt az oxigén azokban. Jelenleg minden levegőztető medencének 2-2 külön légfúvója van. Mindkettő frekvenciaváltóval ellátva. Folyamatosan egy fúvó megy, és ha elérte az 50 Hz-et, és nem elégséges az oxigénszint, akkor indítja a másodlagos fúvót. Van 1 db meleg tartalék, amely mindhárom medencéhez felhasználható. A korábbi csöves levegőztető elemek is ki lettek már cserélve tányérosra. A levegőztetett medencék egyébként kaszkád medencesorként működnek, azaz kimérhetően a dugószerű áramlás kialakulása azokban. Mivel a levegőztető elemek elosztása a medencék fenekén adott, s a medence folyadékáramlási irány szerinti első és második fele között jelentős oxigénkoncentráció-gradiens alakul ki, az oxigénellátással is lehetett így valamelyest javítani a levegőztetett medencék első térrészében kialakuló szimultán denitrifikációt. A medencék elején 0,5, a végén 2 mg/l körüli oxigénkoncentrációt tartottak az elmúlt év során. A fúvók szabályozása a medencék második felében elhelyezett szondák jele alapján történt. Ezekkel a módosításokkal sem sikerült azonban a tisztított víz TN koncentrációját mg/l alá csökkenteni. Ami végül a megoldást jelentette, az a folyamatok gondos nyomon követésének az eredménye lett. A telepen a tél beálltával a kis HRT illetőleg iszapkor, valamint hidegebb vízhőmérséklet miatt rendszeresen megnövelték a medencékben az iszapkoncentrációt. Ez a leírt módosításokat követően tovább javította a rendszerben a nitrogéneltávolítást. Ezt követően a víz melegedésével tovább növelve az iszap koncentrációját egészen 8-10 g/l értékig (amit az utóülepítők még el tudtak viselni), tovább javult a denitrifikáció a rendszerben. Bár ammónium kontroll a levegőztető medencékben nincs, az elfolyó víz ellenőrzése alapján tovább lehetett csökkenteni a szabályozott DO szintet is, amit jelenleg 1,2 mg/l körül tartanak. A fúvók és a levegő bevezetésének ez a szabályozása lehetővé tett elég jelentős további denitrifikáció javulást. A nagy iszapkoncentráció a változatlan intenzitású keverés mellett több nagyobb pehely kialakulását, s azok belsejében nagyobb oxigénhiányos tér kialakulását jelenti. Az iszaptömeg növekedése nagyobb endogén tápanyag felszabadulását eredményez az iszap hidrolízise révén, ami ezekben a pelyhekben javítja a denitrifikáció lehetőségét. A tisztító elfolyó vízében mindezek eredményeként lassan csökkenni kezdett az összes nitrogén koncentrációja, s sikerült azzal átlagosan a telepre előírt szigorúnak minősíthető 10 mg/l TN határérték alá menni, az eleveniszapos tisztítósorra kerülő ülepített víz átlagosan 6-7 körüli KOI/TKN aránya ellenére. A legutóbbi időszak tisztított szennyvízének a minőségét az 5. ábra szemlélteti. 6

10 Tisztított szennyvíz On-Line mérő átlag eredményei [mg/l] ph KOI Nitrát-Nitrogén Ö. Nitrát Foszfát ábra: A szombathelyi szennyvíztisztító elfolyó vízének a KOI, nitrát-, és összes-n koncentrációja a 2011-es esztendőben. Az ülepítőkre kerülő iszap 30 perces ülepedése ugyan 950 ml/l körül van, de a nagyobb esőzések kivételével ez még jó iszapülepedést, iszapsűrűsödést biztosít (Mohlmann-index = ml/g). A tisztított elfolyó víz nem tartalmaz határérték feletti mennyiségben lebegőanyagot. Nincs tehát a telepen az utóülepítés zavarából adódó iszapkihordás. Fontos ehhez, hogy bár a telep esővíz tározója csak mintegy 1/3 napi többletvíz tárolására alkalmas, a város és környezete szennyvízgyűjtő közcsatorna rendszere kellően nagy, s akár 4-5 napos vízmennyiség visszatartására is alkalmas. A tisztító így a szennyvíz visszatorlasztásával is jelentős vízhozam kiegyenlítést tud biztosítani, hogy az utóülepítői a nagyobb iszapkoncentrációjú kezelt vízből is megfelelően szeparálhassák a szennyvíziszapot. A szombathelyi tisztító esetében megállapítható, hogy a biológiai tisztító részben a szennyvíz HRT-je alig több mint 2/3 nap ( m 3 / m 3 ), ami viszonylag kicsi a teljes biológiai nitrogén és foszforeltávolításhoz. Kedvezőtlen ezen túl az anoxikus térfogatnál alig valamivel kisebb anaerob térfogat is. Az aerob térfogat aránya ugyanakkor viszonylag kicsi a teljes iszaptérfogathoz (52,3 %), ami jó levegőellátást, levegőztetés szabályozást igényel a nitrifikáció biztosítására. Az iszapkoncentráció növelésével megfelelő oxigénellátás mellett egyébként az utóbbit is növelni lehet a rendszerben. A tisztító adottságait így a megfelelő üzemeltetéssel kombinálva a viszonylag kis térfogatban is biztosítja a megfelelő nitrogéneltávolítás. Fontos itt a szabályozásban az oxikus medencék terenként különböző oxigénszint szabályozása, ami az iszapkoncentráció növelésével fokozottan érvényesült a szimultán denitrifikáció növekedésében. Mivel az eleveniszap iszapkoncentrációja jelenleg a korábbi érték mintegy duplája, az iszapkor is lényegesen nagyobb, mint a hagyományos rendszerekben. Ezért jó a telepen ilyen kis HRT mellett is a nitrifikáció, denitrifikáció. Az aerob tér második részének jobb oxigénellátása ott talán még valamelyest gyorsítja is a nitrifikációt az eddigi tapasztalatok szerint. Az ammónium koncentrációja a tisztított vízben folyamatosan 1 mg/l alatt van. Tervezi a tisztító a jövőben az anaerob medence egy részének anoxikussá tételét is a nitrátrecirkulációs vezeték meghosszabbításával. Ezzel ugyan a biológiai foszforeltávolítás hatásfoka csökkenne (de vegyszeres kicsapatással kompenzálható ez a veszteség), míg 7

11 jelentősen nőhetne a denitrifikációs tér. A biológiai többletfoszfor eltávolítást a nagy anaerob iszaptérfogat hányad ellenére jelenleg is vas-só adagolással segíti az üzem. Az elmúlt nyár tapasztalatai szerint erre ugyan a foszforeltávolításnál semmi szükség nincs, nélküle is 1 mg/l alatt tartható a tisztított víz foszfát koncentrációja, azonban mivel biogáz kéntelenítőt nem építettek be a gázmotorok elé, a rothasztásnál keletkező kénhidrogént az iszaphoz adagolandó vas-sóval lehet csak eltávolítani. A vas-sót elvileg a rothasztóba feladásra kerülő iszaphoz is lehetne adagolni. Mivel azonban a vas-só szabad szulfid megkötő hatása már az eleveniszapos részben is érvényesül szagcsökkentésben és a nitrifikálók szulfid mérgezésének a csökkenésében, a vegyszert a mindenkori szükség szerint az előülepítő előtt, vagy azt követően is adhatják a szennyvízáramba. A szombathelyi telepen is a fentieknek megfelelően a rothasztóra feladott iszapmennyiségből számítható közvetlen iszaphozam 0,7 kg MLSS/kg BOI 5 érték. Ugyanez a rothasztott iszapból már lényegesen kevesebb, átlagosan 0,5 kg MLSS/kg BOI 5. A fajlagos iszaphozam csökkentését elsősorban a rothasztóban kellene fokozni, hogy a komposztálás segédanyag igényét jelentősen csökkenteni lehessen. Ez elképzelhető a szennyvíziszap rothasztás előtti ultrahangos kezelésével, amivel a zalaegerszegi telepen próbálkoztak, de nem igazán vált be az ultrahangos egység gyors eltömődése miatt. Ha ez egyébként sikerülne, fokozza az iszapvízzel a rendszer elejére visszakerülő ammónium mennyiségét is. Ez a jelenlegi levegőztetés szabályozás további optimalizálását kívánná meg. Alternatívaként ilyenkor szóba jöhet az iszapvíz szeparált nitrogénmentesítése, amilyet a később bemutatásra kerülő zalaegerszegi szennyvíztisztítóban építettek ki. A szombathelyi tisztítóban az iszap biometanizációja hagyományos rothasztással történik. Az iszap hidrolízisét jelenleg sehogyan nem gyorsítják, mélyítik el. Ilyen körülmények között a fajlagos biogáz kihozatal a telepen 0,37 m 3 /kg feladott iszap szárazanyag. A teljes villamos energia felhasználás átlagosan kwh/d a szombathelyi tisztítónál, ami a 24 ezer köbméter szennyvízre mintegy 0,45 kwh/m 3 tisztított szennyvíz fajlagos érték a tisztítás kapcsán, amit azonban egyéb energiaigények további 10 %-al megnövelnek. Jelenleg a víztelenített iszap teljes mennyisége komposztálásra kerül. A kész komposztot a mezőgazdaság hasznosítja. A már korábban bevizsgált területtel (komposztnál egyébként nem is előírás) rendelkező gazdák, ingyen szállíthatják el a komposztot a komposztáló telepről. Ez a tisztítónak jelentős megtakarítás, mert az iszapot korábban csak megbízott (a tisztító által fizetett cég) szállította. Kihelyezett iszapot nem lehetett tárolni a földeken, azonnal be kellett szántani (aminek a költségét szintén a tisztító fizette). 8

12 Debrecen szennyvíztisztítása A debreceni szennyvíztisztítót az elmúlt évek során egy régi, túlterhelt, korszerűtlennek nevezhető, ugyanakkor nagyon jól működő rendszerből bővítették egy kétszer akkora eleveniszap iszaptömeggel (iszapos medence térfogat) működő egységgé. A korábbi telepnél a szennyvíz tartózkodási ideje a tisztítóban (HRT) 2/3 nap volt (30000 m 3 eleveniszap / m 3 /d előülepített szennyvíz). Ha azt is figyelembe vesszük, hogy minimális elő és ahhoz képest jelentős utódenitrifikációs terekkel üzemelt, a helyzetét még rosszabbnak ítélhettük. Megfelelő mikroorganizmus tenyészettel történt intenzifikálás után ugyanakkor a tisztítás minden paraméterében teljesítette a határértéket, sőt a denitrifikációja a tisztított víz összes nitrogénjét stabilan 8 mg/l körüli értékre tudta csökkenteni igen jelentős részarányú ATEV mellékterméknek a szennyvíziszappal együtt történt rothasztása mellett is. Az új telep a régi átalakításával és egy vele megegyező térfogatú teljesen új egység megépítésével jött létre (6. és 7. ábra). 6. ábra: A 2010 közepéig üzemelt régi debreceni szennyvíztisztító kiépítése. A bővített tisztító egyértelműen A2/O jelleggel épült ki, ahol a biológiai többletfoszfor eltávolítást és denitrifikációt egy előszelektor is javítani hivatja. Ezzel az eleveniszapos térfogata pontosan kétszerese a korábbi telepének. Így a HRT az eleveniszapos medencékben kétszeresére növekedett, miközben az elődenitrifikáció is jobban érvényesülhetett. A kapacitásbővítésre és technológiai módosításokra azért volt szükség, mert a tisztítóra jelentős többletterhelés bekötését tervezték a bővítés időszakában a környező helységek csatornázásának a kiépítése eredményeként. Ez ugyan megtörtént, de egyidejűleg a telep biológiai terhelése nem nőtt. Közben ugyanis a város legtöbb élelmiszeripari üzemében is kibővítették a szennyvíz előtisztítását, sőt a nagyobb üzemek intenzív anaerob tisztításra álltak át, ami még fokozottabb szerves anyag eltávolítást eredményezett a szennyvizeikből. 9

13 Összességében ezért a kommunális telep átlagos biológiai terhelése jelentősen csökkent, sőt a korábbi nyári-nyárvégi óriási terheléscsúcsok is megszűntek. 7. ábra: A 2010 után indított felújított debreceni szennyvíztisztító kiépítése. Mindezek jelentős hatással lettek a kibővített szennyvíztisztító működésére, tisztítási hatásfokára. A megduplázódott iszapkor eredményeként a nitrifikáció a 8. ábrán látható tisztított víz paraméterek szerint alig javult, bár a határértéket így is kielégítette. A denitrifikáció viszont romlott (9. ábra), pedig a beüzemelés alatt az ATEV melléktermékét nem is fogadta a rothasztó. A denitrifikációs hatásfok csökkenése részben a tisztítóba érkező nyersvíz rosszabb KOI/TKN arányának, részben a keletkező fölösiszap túlzott stabilizálásának lett az eredménye. 10

14 NH 4 -N, mg/l jan. 08.júl. 09.jan. 09.júl. 10.jan. 10.júl. 11.jan. 11.júl. 8. ábra: Ammóniumkoncentráció alakulása a korábbi és a bővített debreceni szennyvíztisztító tisztított vízében. Az új tisztító tervezője javasolta a jelenlegi 4 párhuzamosan üzemeltetett tisztítósor egyikének kiiktatását, tehát a HRT átlagosan 1 napra történő csökkentését. Erre 2011 júliusának a második felében került sor. Egyidejűleg az egyik előülepítőt is kikötötték a rendszerből, csökkentendő az előülepítés szerves anyag eltávolítását (KOI csökkentés). Az üzemeltető következő lépése a korábbi tapasztalatok alapján a levegőztetés jobb szabályozása lesz a szimultán denitrifikáció növelése érdekében TN, mg/l jan. 08.júl. 09.jan. 09.júl. 10.jan. 10.júl. 11.jan. 11.júl. 9. ábra: Az összes nitrogén koncentrációjának alakulása a korábbi és a bővített debreceni szennyvíztisztító tisztított vízében. Érdekes, hogy a telep eleveniszapjának, illetőleg annak a tisztítóteljesítményének a problémája nem csak a nitrifikáció, de a KOI eltávolítás tekintetében is érzékelhető. A többi vizsgált telepeknél, de a debreceninél valamivel nagyobb szegedinél is a tisztított víz KOI-je csaknem fele a Debrecenben mért értékeknek A fajlagos iszaphozam csak együtt számolható a primer és szekunder iszapra. A fajlagos iszaphozamokat havi átlagadatok átlagaként számoltuk (2010 május 2011 április). A rothasztás előtt ez 0,7, a rothasztás utáni iszapmaradékra 0,55 kg maradék iszap 11

15 (szárazanyag)/kg BOI 5 érték. A fajlagos gázhozamot a rothasztóra feladott iszapmennyiségre, valamint a tisztítóba érkezett szennyezőanyag (BOI 5 ) mennyiségre is számolni lehet. Ez az érték már valamelyest csaló a szennyvíztisztító rothasztójában feldolgozott fehérje koncentrátum miatt, ami a fajlagos gázhozamot jelentősen megnövelte. Ekkor a fajlagos gázhozam 0,45 m 3 /kg rothasztásra feladott iszap szárazanyag is volt. A garanciális beüzemelés időszakában ennél jóval kisebb, 0,264 m 3 /kg rothasztásra feladott iszap szárazanyag fajlagos érték volt mérhető. Ez nem az új üzem iszapjának a rothasztóban eltöltött 15 napos rothasztási ideje (HTR) miatt alakulhatott így, hanem a szerves anyag eleveniszapos medencékben bekövetkezett fokozott oxidációja miatt. Megjegyzendő, hogy az utóbbi időszak fajlagos értékei egyértelműen a lakossági szennyvízre és szennyvíziszapra jellemző adatok, mert ekkor a garanciális beüzemelés miatt a telep nem fogadott ATEV mellékterméket rothasztásra. A korábbi tisztító tehát fele akkora eleveniszap térfogattal, vagy tömeggel még jobb denitrifikációt is produkált, mint a jelenlegi. A korábbi üzemben az oldott oxigén koncentrációjával történő szabályozás az üzemeltetők öntanuló tevékenysége eredményeként jobb nitrogéneltávolítást biztosított, mint a tervező által előírt debreceni paraméter beállítás. Ez jól bizonyítja, hogy a rendszer és a tisztítandó szennyvíz adottságainak figyelembevételével lehet igazán beállítani egy szennyvíztisztítóban a levegőztetés szabályozását, s azzal a szerves anyag oxidáció, a nitrifikáció és denitrifikáció egyensúlyát. A debreceni szennyvíztisztító rothasztott iszapját víztelenítés után a közeli ASA telep veszi át és hasznosítja, így a szennyvíztisztításnak az egy folyamatos, mintegy 6000 Ft/t elhelyezési költséget jelent. Ez a költség a közelítőleg % szárazanyag tartalmú iszapra vonatkozik. Fajlagosan igen komoly költséget képvisel a szennyvíztisztítás összes költségében. Zalaegerszegi szennyvíztisztítás A zalaegerszegi szennyvíztelepre a korábbi években húszezer köbmétert megközelítő élelmiszeripari szennyvizekkel erősen szennyezett víz is érkezett naponta, aminek a tisztítására m 3 iszapos medencetér állt rendelkezésre. Ez abban az időben egyértelműen kevés volt a megfelelő tisztításhoz, hiszen a telep előülepítéssel sem rendelkezett. Ezen túl a telepnek nem volt iszaprothasztója, ami erős szaghatást és iszap elhelyezési problémákat generált a térségben. Problémát jelentett az is, hogy az oxidációs árkok falmagasságának megemelésével kialakított rendszerben viszonylag kicsi volt a denitrifikációs tér hányada, ami miatt a viszonylag jó KOI/TKN arány ellenére sem tudta a nagyságának megfelelő EU-s technológiai határértéket biztonsággal teljesíteni. Ez a tisztító bővítését igényelte, hiszen a térség, illetőleg a befogadója meg egyébként hosszú idők óta az érzékeny hazai kategóriába volt besorolva. Az utóbbi időben ugyan ugrásszerűen csökkent a vízhozam a lakosság és az ipar részéről is bár vele szemben a helyi csatornaépítések és több környező helység bekötésére kapcsán a lakossági terhelés nőtt. Ezzel együtt a tisztítóba érkező szennyvízmennyiség és biológiai terhelés is folyamatosan csökkent, s csak az utóbbi 1-2 évben stabilizálódott (10. ábra). A tisztító korábbi években mért terhelését és paramétereit a 2007 évi adatsor, a bővítést követő értékeket pedig a évi adatsorok érzékeltetik. 12

16 B d, kgboi 5 /d jan. febr. márc. ápr. máj. jún. júl. aug. szept. okt. nov. dec. 10. ábra: A zalaegerszegi szennyvíztisztító biológiai terhelésének alakulása 2007 és években A korábbi vegyes települési szennyvíz egyidejűleg az ipar befékezése miatt gyakorlatilag szinte tisztán lakossági szennyvízzé vált. Lényegesen kevesebb könnyen bontható, nitrogénszegény ipari szennyvizet kapva, a tisztítóba érkező szennyvíz KOI/TKN aránya 2007-re átlagosan 14 körül állt be. Ez az érték az anaerob iszaprothasztás 2009 évi beindításával ugrásszerűen csökkent, s közé állt be. Ez egyébként legalább 10 mg/l növekedést jelentett a biológiára érkező víz ammónium koncentrációjában (11. ábra) KOI/TKN, jan. febr. márc. ápr. máj. jún. júl. aug. szept. okt. nov. dec. 11. ábra: A tisztító nyersvize KOI/TKN arányának alakulása 2007 és években. A rothasztó iszapvízének a szeparált nitrogénmentesítésével a KOI/TKN arány a 11. ábra alapján nem változott különösebben, ami talán a tisztítóra érkezett szennyvíz KOI/TKN arányának a folyamatos romlásával magyarázható. Az utóbbi egy évben ez az érték 8-10 körüli értékre állt be. 13

17 A bővítés előtt a tisztítóban összesen 1/2-3/5 napos HRT alakulhatott ki az előülepítetlen szennyvíz tisztítására. Emellett a levegőztetett medencerészek hányada 75 % volt, ami kedvezett az egyébként is melegebb ipari vizek miatt a nitrifikációnak. Ezzel szemben a tisztító anaerob és anoxikus iszaptereinek térfogathányada csak mintegy 10 és 15 % volt, ami az adott szennyvízre is szűkösnek bizonyult. A szigorú foszfor határérték betartásához a telepen csaknem mindig kellett vegyszert adagolni. Az összes nitrogén tekintetében a régi tisztító a jó szerves tápanyag ellátottsággal (14 körüli KOI/TKN arány- 12. ábra) csaknem teljesítette az EU technológiai határérték javaslatát C TN,ki, mg/l jan. febr. márc. ápr. máj. jún. júl. aug. szept. okt. nov. dec. 12. ábra: A zalaegerszegi tisztított viz TN koncentrációja 2007 és években. A régi tisztító felülnézeti rajza, valamint kiépítésének blokkosított sémája a 13. ábrán látható. 13. ábra: A régi zalaegerszegi szennyvíztisztító felülnézeti rajza, valamint kiépítésének blokkosított sémája 14

18 A 13. ábrán látható jelölések a következők: Ki kiegyenlítő vagy anaerob medencék sorszámozva Di anoxikus, vagy denitrifikáló terek sorszámozva Oi levegőztetett medenceterek sorszámozva Q ww a tisztítandó szennyvíz térfogatárama Q RS ülepített iszap recirkulációs árama (Q RS = Q ww ) Q INT belső, vagy nitrátrecirkulációs áram (Q INT = 5-7 Q ww ) A 13. ábrán látható százalékos értékek az adott térrészbe beépített levegőztető elem hányadot mutatják az összes levegő beviteli kapacitásra vonatkoztatva. Hogy a ténylegesen bevitt levegőhányad, vagy levegőmennyiség az egyes térrészekben mennyi, azt mindig az adott tereket ellátó csővezetékre szerelt szabályozószelepek állása, valamint a fúvók oldott oxigénszintről történő szabályozása határozza meg. Szinte bármelyik szelep állítása egyébként valamennyi vezetéken, szelepen átmenő gázmennyiséget is szükségszerűen valamelyest megváltoztatja, így az optimális levegőellátás beállítása a gyakorlatban igen nehéz feladat. A telep bővítésévekor, figyelembe véve a tisztításra kerülő szennyvíz minőségváltozását is, az eredeti medencetérfogatot mintegy megkétszerezték, s a két sor kialakítását egységesítették. Ennek a változatnak a felülnézeti rajza és blokksémája a 14 ábrán látható. 14. ábra: A bővített (megkétszerezett medence-térfogatú) zalaegerszegi szennyvíztisztító egyes tisztítóvonalainak felülnézeti rajza, valamint kiépítésének blokkosított sémája. (Jelölések, mint a 13. ábránál, illetőleg Q RS = Q ww és Q INT = 5-7 Q ww ) Medence belső elrendezése az új egységnél is a korábbiktól valamelyest eltért, majd a régit is azzal teljesen egyezővé építették át. Legfontosabb változás, hogy a levegőztetett medencetérfogat hányadot mindkét egységben 7000 köbméterre csökkentették. Ez azt jelenti, hogy az oxikus térhányadot mintegy 60 %-ra csökkentették a korábbi 75-ről. A tisztításra érkező szennyvíz térfogatárama jelenleg ezer m 3 /d között mozog. A kialakuló alig kevesebb, vagy esetenként több mint egy nap oxikus HRT az előülepítetlen 15

19 lakossági szennyvíznek ugyanakkor soknak bizonyult az adott kiépítés és levegőztetésszabályozás mellett, s a denitrifikációhoz rendelkezésre álló, gyorsabban felvehető szerves tápanyag frakció túlzott oxidatív (elemi oxigénnel történő) felemésztését eredményezte. Ez a denitrifikáció ellenében hatott. A tisztító gyakorlatilag csak 20 mg/l összes nitrogén koncentrációjúra tudta tisztítani a próbaüzem során a szennyvizet. A 11. ábra 2010 évi TN koncentrációsora ugyan már javuló eredményeket mutat, de ez már az azóta eszközölt technológiai módosítás eredménye. Érdekes tapasztalata volt a próbaüzemnek, hogy a túlzottan nagyra növekedett anaerob iszapkor nem kedvező a tisztításnál. Az anaerob környezetben ekkora térfogathányad és HRT mellett a lassú szelekció eredményeként olyan biomassza alakult ki, amely az anaerob térrészben felveszi (betárolja) a szennyvíz oldott szerves tápanyagának a döntő részét, s ez a tápanyag az anoxikus térrészekben nem gyorsítja a denitrifikációt. A biológiai többletfoszfor eltávolítás ugyanakkor igen hatásos lett, vegyszer nélkül is folyamatosan fél mg/l alatti összes foszfor koncentrációt eredményezett a tisztított vízben. Ezzel szemben a TN koncentráció csak átlagosan mg/l értékre csökkent. A recirkuláltatott ülepített iszap szerves anyag felvételének csökkentése, s a denitrifikáció javítása érdekében az ülepített iszap visszavezetését módosította első lépésként az üzemeltető. Azt 2010 tavasztól nem az anaerob térrész, hanem az azt követő anoxikus térrész elejére juttatta vissza. Ugyanakkor az utolsó denitrifikáló tér végéről megfelelő szivattyúval lényegesen kevesebb és hígabb iszapos vizet nyomattak vissza az anaerob medencesor elejére, csökkentve azokban a kialakuló iszapkoncentrációt. Ez tulajdonképpen az anaerob iszapkor mintegy felére történt csökkentését jelentette. A denitrifikáció hatásfoka ezzel a módosítással számottevően javult. További módosítás 2011 elejétől a levegőztető medencerész egy hányadának utódenitrifikációs, anoxikus térré alakítása volt (levegőztetés csaknem teljes leállítása ebben a térrészben 2010 decemberétől) a jellemzően csőreaktorszerű áramlás mellett. Ez az adott medencekialakításnál falazás nélkül is biztosítható volt. Fontos volt persze, hogy a levegőztető elemek egy részének a kikapcsolása nem eredményezte a nitrifikáció csökkenését (a nitrifikáció levegőigényének a hiányát) az adott kiépítésnél. Mindkét módosítás látható 15. ábrán. Az utódenitrifikáló tér célszerű helyét a csőreaktorszerű medence iszapos vize ammónium koncentrációjának a hosszmenti alakulása ismeretében határozták meg. Hogy az adott térrészig elfogyjon a vízből az ammónium az utódenitrifikáló kezdőpontján történő, pontmintázással történő ammónium méréssel, s annak megfelelő oxigénkoncentráció visszaszabályozással biztosítja az üzem. Erre folyamatos monitoring és visszacsatolás a jövőben kerül majd kiépítésre. A harmadik módosítás az előzővel egyidejűleg, vagy közvetlenül azt követően az oxigénszint csökkentése lett az utólevegőztető terekben azok szimultán denitrifikációjának a növelésére. A jelenlegi szabályozás 1 mg/l oldott oxigén koncentrációra történik abban a viszonylag nagy térrészben az ábrán látható ponton levő DO szonda segítségével. A két párhuzamos sor szabályozása természetesen elválasztott, mindegyik levegőellátását egy fix teljesítményű és egy DO-jel alapján szabályozott frekvenciaváltós fúvó biztosítja. Az első levegőztető tér DO koncentrációjának a beállítása a levegőztető szelepek beállításával történik, így a másik levegőztetett tér alapján történő szabályozás az első ilyen térrészben nagyobb oldott oxigén koncentráció ingadozást tesz lehetővé. A medencékben az utóbbi hónapokban tartott iszapkoncentráció egyébként 5 g/l körüli. Az utóbbi üzemeltetési módosítások hatására az elmúlt 4 hónapban a tisztító elfolyó vízében a TN koncentráció a 16. ábrán látható adatok szerint alakult, ami igen nagy javulás a 12. ábra adataihoz képest. 16

20 15. ábra: A bővített (megkétszerezett medence-térfogatú) zalaegerszegi szennyvíztisztító optimalizált tisztítóvonalainak felülnézeti rajza, valamint kiépítésének blokkosított sémája (Jelölések, mint a 13 ábránál - Q RS = Q ww és Q INT = 5-7 Q ww -, továbbá Qs a módosított UCT technológiának megfelelő további iszaprecirkuláció az anoxikus tér végéről az anaerob elejére Qs = 4/5 Q ww ) 16. ábra: (1. táblázat) Az összes nitrogéntartalom alakulása az utóbbi négy hónapban a zalaegerszegi szennyvíztisztító elfolyó vízében (mg TN/l). Hónap Befolyó szennyvíz Elfolyó szennyvíz Átlag Min. Max. Átlag Min. Max. Május ,9 12,0 17,8 Június ,1 8,4 16,4 Július ,4 4,0 5,0 Augusztus ,5 4,4 8,2 A zalaegerszegi szennyvíztisztítóban a fenti módosítások után is a rothasztóra feladott iszapmennyiségből számítható közvetlen iszaphozam 0,9-1,0 kg MLSS/kg BOI 5 közötti átlagérték körül mozog. Ugyanez a rothasztott iszapból alig kevesebb, átlagosan 0,85 kg MLSS/kg BOI 5 körüli átlagérték. Sajnos az anaerob iszaprothasztásnál feltehetően a szennyvíziszap túloxidálása miatt annak csak igen kis hányada metanizálódik, alakul biogázzá. A 17. ábra 0,2 m 3 /kg rothasztóra feladott iszap szárazanyag fajlagos biogázhozamnál alig nagyobb átlagos értéke az iszap szerves anyagának az igen rossz kirothadásáról tanúskodik a 24 napos rothasztási idő ellenére. Ennek a következménye, hogy a tisztító telep az iszaprothasztásánál keletkező biogázból villamosenergia fogyasztásának nem tudja éves szinten a 20 %-át sem fedezni (17. ábra jobboldali ordinátája ezt energiahányadban mutatja). 17

21 Iszaphozam, kgmlss/kg BOI 5 Gázhozam, m 3 /kg MLSS 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 Y, kgmlss/kg BOI 5 Gázhozam, m 3 /kgmlss Vill. e. fedezet, 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 Villamos energia fedezet, - 0, jún okt febr jún. 0,0 17. ábra: A zalaegerszegi szennyvíztisztítás fajlagos iszap és gázhozama, s az abból fedezhető villamos energia igény hányad alakulása 2010 június és 2011 június között. A zalaegerszegi tisztító víztelenített, rothasztott iszapját a végső elhelyezés előtt megfelelően kiépített iszaptározóban tárolják, stabilizálják. Azt követően a részlegesen komposztálódott szennyvíziszap a környező mezőgazdasági területeken kerül felhasználásra. A tározóba és onnan a mezőgazdasági területekre történő szállítás költségeit a tisztító állja (3000 Ft/t), ugyanakkor nem kell fizetnie a mezőgazdasági elhelyezésért. Ez utóbbi kampányszerű, és az előírásoknak megfelelően a kihelyezést követően beszántásra kerül az iszap. Összefoglalás A bemutatott szennyvíztisztítók esetében a kapacitásbővítés nem is minden esetben az eleveniszapos vonalat érintette. A rothasztás iszapvize mindegyik telepnél jelentős nitrifikációs és denitrifikációs igény (kapacitás) növekedést okozott a tisztítás főágán. A biológiára érkező szennyvíz KOI/TKN arányának növelése érdekében szombathelyen az előülepítés hatásfokát is csökkentették. Ott a denitrifikáció fokozása érdekében a levegőztetésre rendelkezésre álló medencetérfogatok is csak kétharmadukban működnek. Az eleveniszapos medencékben így a szennyvíz átlagos tartózkodási ideje (HRT) szombathelyi tisztítónál csaknem fele csupán a veszprémi telepinek. Ezzel együtt mindkét üzem a levegőztetése gondos szabályozásával tudja átlagosan a 10 mg/l-es TN határértéket biztosítani. Az adott anaerob/anoxikus/aerob medencetérfogatok miatt a szombathelyi telepen a hatékonyabb elődenitrifikációra nincs lehetőség, ezért a levegőztetett medenceterekben a szimultán denitrifikációt kellett megnövelni. A zalaegerszegi tisztítónál a bővített kapacitás (iszapos térfogatok) annyira nagynak bizonyult, hogy előbb szeparált iszapvíz nitrogénmentesítéssel (anammox) kellett kibővíteni az üzemet, majd ebben az esztendőben az ülepített iszap visszavezetését, s a levegőztetésre tervezett térrészek levegőztetését is módosítani kellett (közbülső anoxikus tér kialakítása). A túlméretezett medencetérfogat természetesen a téli nitrifikációs kapacitás tekintetében nagyon jó tartalék, azonban a teljes medencetérfogat kihasználásakor télen is, nyáron is a denitrifikáció hiánya jelentkezhet. Az eleveniszapos rendszerben olyan mértékű aerob 18

22 iszapstabilizáció is bekövetkezhet, ami az anaerob iszaprothasztás fajlagos gázkihozatalát jelentősen csökkentheti. A debreceni, előzőeknél kétszer-háromszor nagyobb szennyvíztisztító hasonlóan küszködik az aerob biológia túlméretezettsége miatt. Természetesen ez a helytelenül megbecsült terhelésnövekedés következménye. Más kérdés, hogy ennek a telepnek a terhelése azért is csökkent, mert időközben a helyi ipari üzemek hatásos szennyvíz előtisztítást építettek ki. Ezeknek az üzemeknek a szennyvize ezen túl kedvező szerves anyag/nitrogén aránnyal is rendelkezett. Az említett ipari előtisztítás a jelenlegi tisztítandó víz KOI/TKN arányát jelentősen csökkentette. A bővített tisztító ezért a próbaüzem alatt a nitrogéneltávolítással közelébe sem tudott kerülni a méretéből következő EU által ajánlott 10 mg TN/L tchnológiai határértéknek. Emellett a nitrogéneltávolítást a jövőben várhatóan tovább rontja egy folyamatos külső nitrogénterhelés, nevezetesen az ATEV üzem 17 % fehérjetartalmúra bepárolt terméke anaerob rothasztásának az ammóniumtermelése. Az üzem azonban erről az energiatermelésről nem szívesen mondana le, hiszen energiaigényének jelentős részét ezzel fedezheti. Az üzemnek ezért kompromisszumot kell majd keresnie, technológiai módosításokkal növelve a denitrifikációs kapacitását. Ezeket az egyik előülepítő, s a négy eleveniszapos sor egyikének a kikapcsolásával 2011 júliusának második felében megkezdte. Ezt követően a levegőztetés szabályozásának optimalizálása lesz a tisztító következő lépése. 19

23 A Soproni Szennyvíztisztító Telep üzemelési tapasztalatai, különös tekintettel az iszapvonalra Esettanulmányok. Mészáros Imre Sopron és Környéke Víz- és Csatornamű Zrt. Nagyon fontosnak tartom a szakmai konzultációknak azon részét, amelyekben olyan üzemelési tapasztalatok ismertetéséről, átadásáról, hibákról, megoldásokról szólunk, amelyek más szennyvíztisztító telepeken is előfordulhatnak és nem mindig tudunk megmagyarázni. Ezt szem előtt tartva a telepi technológia rövid ismertetése után ilyen konkrét eseteket próbálok értelmezni. Általunk eddig nem ismert ok miatt a levegőztető medencék oxigén ellátása - mintegy évente rövidebb-hosszabb időre kiegyenlítetlenné válik. A probléma oka nem gépészeti eredetű, jelenleg még nem tudjuk megmagyarázni. Ennek szükségszerű kihatása van a tisztításra is, melyet ilyenkor is igyekszünk stabilan tartani. A gépi sűrítők, dobsűrítők üzemeltetésénél felvetődik a polielektrolit por, vagy folyékony formában történő vásárlása, alkalmazása. Bemutatom üzemünk tapasztalatait. Gravitációs iszapvezetéket üzemeltetünk, üzemeltettünk. Tapasztalatai nem elhanyagolhatóak. Szálas anyagok nagyobb mennyisége az iszapban nagyon zavaró lehet. Milyen zavarokat okozhat az ilyen szálas anyagok jelenléte? Homok kerül a rothasztó toronyba? Rothasztó torony leürítési tapasztalatok. Komposztálás segédanyag igénye. Olcsóbban is juthatunk adalék anyaghoz. Egyéb üzemeltetési tapasztalatok. 20

24 Aerob szennyvíztisztító üzemi jellemzőinek drasztikus javítása anaerob előtisztítással Lorx Viktor INWATECH Kft. Kulcsszavak: anaerob előtisztítás, granulált iszap, tiszta reaktorok, lebegőanyagok hatása, szén alapú anyagmérleg, anaerob+aerob rendszerek. Bevezetés Az anaerob szennyvíztisztítás elve már régről ismert, mindazonáltal az anaerob reaktorok elterjedése egészen a közelmúltig sokkal lassabb volt, mint az aerob rendszereké. Az anaerob technológiák fejlődésével, valamint a belőlük származó előnyök felismerésével, és egyúttal a korábbi félelmek megszűnésével-, elterjedésük nagy lendületet kapott (80-as évek második fele, 90-es évek). A sokféle anaerob eljárás közül az elmúlt 30 év folyamán az UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket - Lebegő Iszapágyas Anaerob) rendszerű reaktorok az ipari szennyvizek előtisztításában a legelterjedtebb reaktortípussá fejlődtek. Ma már bizonyos iparágakban egyeduralkodóvá vált az anaerob előtisztítás. Az említett időszakban a reaktorok tervezése során sikerült egyre nagyobb térfogati terheléseket elérni és ezzel párhuzamosan növelni a reaktorban tartható aktív biomassza mennyiségét. Természetesen fokozatosan fejlődtek az UASB reaktorok szükséges velejárói: a bevezető rendszer, az iszap visszatartását, a biogáz leválasztását-gyűjtését szolgáló, valamint a tisztított szennyvíz megfelelő elvezetését biztosító berendezések is. Az legelső kísérletek az UASB reaktorokkal már 1971-ben megindultak a Wageningeni Agrártudományi Egyetemen, melyek során főleg közepesen szennyezett ipari szennyvizeket (cukoripar) sikerült eredményesen tisztítani (Lettinga et al., 1983). A kísérleti reaktorok ekkor még pelyhes iszappal, esetenként iszaprecirkulációval működtek. A további kutatások során ( ) sikerült elérni az anaerob iszap, hordozó anyag nélküli granulálódását hagyományos iszaprothasztóból származó iszap felhasználásával. A granulált iszap, mely elsősorban a granulátum képző metanogén fajták célzott szelektálásának köszönhető, a technológia kulcsfontosságú tényezője lett mind szerepét, mind a jellegéből adódó előnyöket tekintve. A jó granulált iszapos reaktorok fenntartható egyensúlyi állapotban lévő un. tiszta reaktorok, melyeknél nemcsak lehetséges, hanem egyszersmind működési feltétel is a magas térfogati és felületi terhelés. Ennek hiányában ugyanis a szelekciós nyomás nem kellő mértékű, az iszapban idővel versenyelőnybe kerülnek a pehelyformáló fajták és a reaktor nem képes megszabadulni az iszapba nem való meddő lebegőanyagok nagy részétől, azaz nem képes tisztán tartani magát. Ez az iszap mennyiségének-, szervesanyag tartalmának-, aktivitásának- majd végül a reaktor kapacitásának leépüléséhez vezet, az idővel felgyorsuló folyamat végén a teljes iszap cseréje szükséges (lehetőség szerint egy jó reaktorból származó tiszta állományra), majd a folyamat kezdődik elölről. Sok esetben az alapvetően pelyhes iszappal működő anaerob reaktorok e tekintetben tehát hosszú távon nincsenek egyensúlyi állapotban, iszapjuk szerves hányada, kapacitása gyakran folyamatosan csökkenő trendet mutat. 21

25 Nagyterhelésű, új generációs reaktorok Az anaerob reaktorok evolúciójának egyértelmű iránya volt, hogy minél sűrűbb, jobban ülepedő anaerob eleveniszapot próbáltak minél kisebb reaktortérbe zsúfolni, és ott benntartani valamilyen módon. A reaktorok belső kialakítását úgy próbálták megoldani, hogy egyszerre legyenek képesek biztosítani a hatékony iszapmunkához szükséges igen turbulens tereket, illetve az iszap-/víz fázis szétválasztást és gázleválasztást, nyugodt körülményeit. Ez egy bizonyos terhelési szinten felül egyértelműen és csak granulált iszappal volt megoldható, de mi is az a granulált iszap? Az iszap magától granulálódik, amennyiben számos környezeti feltétel egyszerre és tartósan teljesül, melyek közül a legfontosabbak: - megfelelően nagy felületi terhelés, illetve feláramlási sebesség, - megfelelően nagy térfogati szervesanyag terhelés és biogáz képződés, - a fentiek nyomán, megfelelően nagy turbulencia a reaktortérben, - megfelelő arányban kettéválasztott savanyodás az elősavanyító és az UASB reaktor között, - kedvező (alacsony) lebegőanyag koncentrációk a nyers szennyvízben, - megfelelő mennyiségű tápanyag, valamint makro- és mikroelem koncentráció a nyers szennyvízben. A fenti tényezők olyan szelekciós hatást generálnak, mely az iszap granulálódását eredményezi. A granulálódás igen lassú folyamat, egy adott reaktorhoz szükséges mennyiségű granulátum kialakulása 6-12 hónapra tehető, mely időszak alatt a reaktornak nincs kellő szintű kapacitása. Ez a gyakorlatban nem tolerálható, ezért a reaktorokat más reaktorokban megtermelt fölös granulátumokkal indítják él, illetve oltják újra szükség esetén. Számos reaktortípus nem képes granulátumok fejlesztésére, ezek idővel erodálják a granulátumokat. Ezeket rendszeresen újra és újra fel kell tölteni egészséges granulátum állománnyal, hogy üzemük fenntartható legyen (hiszen a pelyhesedő iszapállományból egyre kevesebb OTS tartható a reaktorban így a reaktorok kapacitása lényegesen lecsökken, a kisebb biogáztermelés tovább csökkenti na turbulenciát, aminek hatására további meddő lebegőanyag állomány épülhet be az anaerob iszapba, tovább erősítve a kedvezőtlen folyamatot. A granulált iszapok terhelés nélkül is eltarthatóak hónapokig, aktivitásukat ezután is képesek visszanyerni. Az egyes szennyvíztípusokon működő granulátumok pedig cserélhetők a legkülönfélébb iparágak között. A jól tervezett reaktorokban olyan iszapgranulálódás alakítható ki, amely az eleveniszaphoz viszonyítva nagy sűrűségű, 1-3 mm átmérőjű, golyószerű (kaviárszerű) iszapot eredményez. Az egészséges granulátum állomány nem tartalmaz köztes törmeléket, azaz tiszta, lebegőanyagot és az alábbi tulajdonságokkal rendelkezik. 22

26 Hordozóanyaga nincs Nyugalmi állapotban kg/m 3 koncentrációjú (a reaktorok alsó, fő reakció tereiben) Rendkívül jól ülepedik (0,6-2,9 cm/s, iszapindex: 6-20ml/g!) A rendkívüli ülepedési képességnek köszönhetően hatalmas mennyiségű iszap tartható a reaktorban ( kg/m 3 ), mely természetesen a megszokottnál nagyságrendekkel nagyobb iszapkort eredményez ( nap!) Rendkívüli adaptációs készség (pl. hőmérséklet, szennyvíz összetétel változásokra) Rendkívüli tolerációs készség (pl. sokkhatásra, toxicitásra). A gömb, vagy lencse alakú iszap granulátumoknak (átmérő: 1-3mm) csak a külső rétege van kitéve a nem kívánt hatásoknak, így annak leválása esetén a mélyebben elhelyezkedő, korábban kevésbé aktív baktérium telepek gyorsan át tudják venni a külső héj szerepét, illetve adaptálódhatnak a megváltozott körülményekhez. Elenyésző fölösiszap hozam (1-3 súly % KOI eltávolított ) Magas fajlagos metántermelés (magas fűtőértékű biogáz, metántartalom 70-80%) A gyorsan ülepedő (nyugalmi állapotban szinte zuhanó) iszapot működés közben a feláramló folyadék és a benne felúszó gázbuborékok tartanak lebegő állapotban (UASB feláramló iszap-paplanos; fluid állapotú granulált iszapréteges -EGSB expandált fluid ágyas technológiák). Ennek megfelelően az ilyen tisztításnál az iszap mechanikus keverésére sincs szükség. Az iszap egyenletes és intenzív tápanyag kontaktusát tehát a nagy fajlagos hidraulikai-, biológiai- és gázterhelés együttesen eredményezi. Bebizonyosodott, hogy az anaerob reaktorok térfogati teljesítménye egyes reaktortípusoknál akár a kg KOI/m 3 d értére is emelhető. Hagyományos UASB reaktoroknál persze biztonságosabb a terhelést 8-12 kg KOI/m 3 d körüli maximalizálni, ez is kb. hat-nyolcszorosa pl. a lakossági szennyvíztisztításnál alkalmazott aerob rendszerekének. A granulálódott formájú iszap alapfeltétele és egyben eredménye is volt a nagyterhelésű UASB reaktorok új generációjának kifejlesztéséhez. Az UASB reaktortípusok fejlődésének korlátot szabott, hogy a gázflotációs hatás miatt a reaktor magasság nem növelhető 8-10 m fölé, valamint az a tény, hogy az alapvetően egyterű reaktorokban nem szabad olyan intenzitási szintig növelni a turbulenciát és gázképződést (azaz a térfogati terhelést) amely már ellehetetleníti a hatékony fázisszétválasztást. A ma alkalmazott reaktortípusok közül a legnagyobb térfogati és felületi terheléssel üzemelő BIOPAQ IC reaktor e problémakörön úgy lépett túl, hogy vertikálisan két UASB reaktort helyezett egymás fölé től kezdve a hagyományos lapos építésű (5-6m vízmélységű) reaktorokat felváltották az EGSB (12-15m mély) illetve az IC BIOPAQ toronyreaktorok. Az alkalmazott vízmélység itt már 20-24, majd a 2000-es évektől 30 m-ig. E reaktor típusban a korábban alkalmazott felületi terhelés és a térfogati terhelés többszöröse tervezhető, így még gazdaságosabbá váltak a tisztítóművek. Az IC (Internal Circulation) reaktorok sajátosságai és egyben eltérései a lapos építésű reaktoroktól az alábbiak: 23

27 1. A fázisszétválasztó modulok 2 sorban helyezkednek el, így két szintes reaktort alakítunk ki. Az alsó szinten folyik a szennyezőanyag lebontás oroszlán része (kb. 80 %-a), a felső szint biztonsági-utótisztító szerepet tölt be. Az iszap tehát az idő nagy részében az alsó szinten tartózkodik. 2. A nagy turbulenciát okozó biogáz túlnyomó része (szintén kb. 80 %-a) az alsó térrészben kerül leválasztásra, így a felső modulsor nagyobb biztonsággal képes a granulált iszap visszatartására. 3. A nagy intenzitással felszabaduló biogáz, mamut szivattyús elven, az alsó térrészből elindulva a felső térrészből előtisztított szennyvizet ragad magával és visz a reaktor tetejére a gáz-víz leválasztóba. Innen az előkezelt szennyvíz visszafolyik a reaktor aljába. A biogáz felhajtó erejét felhasználva tehát jelentős mértékű belső recirkuláció (innen ered az IC elnevezés) jön létre, mely önszabályzó módon, a KOI koncentrációk növekedésével együtt fokozódik. 4. A nagy mértékű belső recirkulációnak köszönhetően az IC BIOPAQ reaktorok üzeme a rendkívül nagy fajlagos terhelés ellenére stabil, vegyszerigénye kisebb, hatásfoka pedig azonos a lapos építésű reaktortípusokéval. 5. A fentieknek köszönhetően a BIOPAQ IC reaktorokban a korábbiakhoz képest többszörös, akár kg KOI/m 3 terhelés is megengedhető (hőmérséklettől és bonthatóságtól függően). Az alkalmazható felületi hidraulikai terhelés pedig 4-8 m/h. 24

28 Az anaerob aerob kialakítás előnyei Amennyiben anaerob előtisztítás alkalmazható, az, a teljes aerob tisztítással összehasonlítva markáns előnyöket kínál. Az előnyök mértéke számos tényező függvénye (hőmérséklet, lebegőanyag aránya, létesítmény méret, szulfát szint, N, P arányok). A leggyakoribb esetekben az előnyök mértékét a lebegőanyag BOI-, illetve KOI-hoz viszonyított mértéke befolyásolja leginkább, hiszen a korszerű granulált iszapos anaerob rendszerek nem céloznak meg lebegőanyag eltávolítást, illetve lebegőanyaghoz kötött, KOI, BOI 5 eltávolítást. Értelemszerűen e feladatot az utótisztító aerob fokozatra bízzuk: 1. táblázat: Optimális eset, élővízre tisztító létesítmények estén, szag- és iszapkezeléssel, 1,2-11 t BOI 5 /d terhelési tartományban, C szabályozatlan üzemi hőmérséklet mellett 85%-os össz. BOI 5 eltávolítás (kis lebegőanyag tartalom mg/l) KOI/BOI 5 1,7 és elenyésző N terhelés napos aerob iszapkor mellett: Elektromos energia felhasználás (kwh/boi 5 eltávolított ): (megjegyzés: anaerob résznél 0,10-0,13 kwh/boi 5 eltávolított ) Iszaptermelés (kg iszap sz.a./boi 5 eltávolított ): (megjegyzés: anaerob résznél 0,015-0,02 kg sz.a./boi 5 eltávolított )* Biogáz termelés (Nm 3 metán/koi eltávolított ): anaerob+aerob 0,22-0,3 teljes aerob 1,0-1,3 (megjegyzés: a jelenlegi legkorszerűbb aerob rendszerekkel számolva) 0,08-0,17 0,33-0,42 0,32-0,34 0 * - Az anaerob fokozat fajlagos fölösiszap hozama csak elméletben értelmezhető és igen bizonytalan szám, mely sok tényező függvénye. A gyakorlatban a fölösiszap egy része a reaktorban marad, másik része elveszik a reaktoron átáramló lebegőanyag között. Ezért gyakorlati meghatározása is szinte lehetetlen. Az 1. táblázat az esetek között igen gyakran előforduló és ideálisnak tekintett példákon alapul, mint pl. söripar, alkoholipar, stb. Itt durva szabályként összefoglalva kb. 22%-ára esik vissza az elektromos energia felhasználás és kb %-ra esik vissza az iszaptermelés. Ezen esetekben mérlegelés nélkül, az anaerob-aerob rendszerek az alkalmazandóak, hiszen beruházási költségeikben sem különböznek lényegesen a teljes aerobtól. Azonos iszapterheléseket alkalmaztunk a vizsgálatok során mindkét esetben az aerob fokozatnál. A fajlagos iszaptermelés ugyanakkor lényegesen nagyobb az anaerob fokozat utáni aerob fokozatban a kedvezőtlenebb BOI 5 /LEA arány miatt. Ezt az eltérést a bemutatott számok figyelembe veszik. A magas üzemi hőmérséklet miatt az aerob fokozat magas fajlagos üzemköltséggel üzemel, ami hűtéssel mindkét esetben orvosolható, ezt most nem vizsgáltuk. Az 1. ábra a szénben kifejezett anyagmérlegeket jeleníti meg, az arányok vizuális összehasonlítást is lehetővé téve, a kétféle tisztítás technológia között. 25

29 1. ábra: C alapú anyagmérlegek alacsony lebegőanyag tartalmú ipari szennyvíz tisztításánál A fenti ábra a következő fő alapadatok szerint készült: 5000 mg/l-es KOIbe; oldott KOI/összKOI=0,85; a szén alapú szennyezők 100%-a szerves; anaerob hatásfok 87%ÖBOI; biogáz: 80% CH 4 ; 1 kg iszap sz.a.-ban 0,53 kg C; BOI 5 /TOC=0,58 nyers szennyvíznél és 0,3 a tisztítottnál; a szennyvíz jól bontható; aerob iszapkor 14 nap. Arra az eredményre jutottunk, hogy az anaerob+aerob eljárásnál az iszap formájú szén a kiindulási szénnek összesen 16,5%-a (1%+15,5%), míg az aerob eljárásnál 35%-os. A fajlagos iszaphozam rendkívül kicsi az aerob fokozatoknál, az alacsony lebegőanyag tartalom és magas hőmérséklet és iszapkor miatt, mindkét esetben. 26

30 Romlik a helyzet amennyiben a nyers szennyvíz lebegőanyag tartalma illetve szulfáttartalma jelentősebb. A 2. táblázat az alkalmazási spektrum másik végét hivatott reprezentálni, itt is még egyértelmű az anaerob-aerob rendszerek előnye, de már nem olyan nagyok a különbségek: 2. táblázat: Nem optimális eset, élővízre tisztító létesítmények estén, szag- és iszapkezeléssel, 1,2-11 t BOI 5 /d terhelési tartományban, C szabályozatlan üzemi hőmérséklet mellett 73%-os össz. BOI 5 eltávolítás (magas lebegőanyag tartalom mg/l, amely nem távolítható el gazdaságosan mechanikai úton) KOI/BOI 5 2,0 és elenyésző N terhelés és napos aerob iszapkor mellett: Elektromos energia felhasználás (kwh/boi5 eltávolított) : (megjegyzés: anaerob résznél 0,12-0,15 kwh/boi5 eltávolított ) Iszaptermelés (kg iszap sz.a./boi 5 eltávolított ): (megjegyzés: anaerob résznél 0,015-0,02 kg sz.a./boi 5 eltávolított )* Biogáz termelés (Nm 3 metán/koi eltávolított ): anaerob+aerob 0,35-0,46 teljes aerob 1,0-1,3 (megjegyzés: a jelenlegi legkorszerűbb aerob rendszerekkel) 0,21-0,28 0,45-0,59 0,32-0,34 0 Az 2. táblázat az esetek között igen gyakran előforduló, de ideálisak nem tekintett példákon alapul, min pl. (papíripar, gyümölcslé feldolgozás, élesztő gyártás, stb.) Itt durva szabályként összefoglalva már csak kb. 35%-ára esik vissza az elektromos energia felhasználás és szintén kb. 45%-ra esik vissza az iszaptermelés. Ezen esetekben még mindig mérlegelés nélkül, az anaerob-aerob rendszerek az alkalmazandóak, de különös figyelmet kell fordítani az utótisztító fokozat terhelésének szakszerű meghatározására, illetve az anaerob fokozat stabil üzemét biztosító perifériák tervezésére. Azonos iszapterheléseket alkalmaztunk a vizsgálatok során mindkét esetben az aerob fokozatnál. A fajlagos iszaptermelés ugyanakkor lényegesen nagyobb az anaerob fokozat utáni aerob fokozatban (0,9-1,1 kg sz.a./kg BOI 5 ) a kedvezőtlenebb BOI 5 /LEA arány miatt. Ezt az eltérést a bemutatott számok figyelembe veszik. A magas üzemi hőmérséklet miatt az aerob fokozat itt is magas fajlagos üzemköltséggel üzemel, ami hűtéssel mindkét esetben orvosolható, ezt most nem vizsgáltuk. Az 2. ábra a szénben kifejezett anyagmérlegeket jeleníti meg, az arányok vizuális összehasonlítást is lehetővé téve a kétféle tisztítás technológia között. 27

31 2. ábra: C alapú anyagmérlegek, relatív magas lebegőanyag tartalmú ipari szennyvíz tisztításánál A fenti ábra a következő fő alapadatok szerint volt kalkulálva: 5000 mg/l-es KOI be oldott KOI/összKOI=0,7; a szén alapú szennyezők 100%-a szerves; anaerob hatásfok 77% ÖBOI; biogáz: 80% CH 4 ; 1 kg iszap sz.a.-ban 0,53 kg C; BOI 5 /TOC=0,58 nyers szennyvíznél és 0,3 a tisztítottnál; a szennyvíz jól bontható; aerob iszapkor 14 nap. Arra az eredményre jutottunk, hogy az anaerob+aerob eljárásnál az iszap formájú szén a kiindulási szénnek összesen 27,2%-a (1%+26,2%), míg az aerob eljárásnál 43%-os. 28

32 A fenti legmarkánsabbnak tartott különbségektől eltekintve létezik még néhány adott esetben igen fontos előnye az anaerob-aerob rendszereknek a teljes aerob rendszerekkel szemben: 3. táblázat: Egyéb előnyök, 85%-os össz. BOI 5 eltávolítás (kis lebegőanyag tartalom mg/l) KOI/BOI5 1,7 és, N és P teljes hiánya esetén anaerob+aerob teljes aerob N adagolási igény (kg N / 100kg BOI 5 eltávolított ):* 1,6 5 P adagolási igény (kg P / 100kg BOI 5 eltávolított ):* 0,32 1 Aerob iszap Mohlman indexe (ml/g): (25-40) (200) Helyigény 40% 100% * - Gyakorlati átlagérték, mely esettől- és adott esetnél időben is rendkívül változó A nitrogén igényekkel kapcsolatosan észrevehető, hogy a gyakorlati igények különbsége nem vezethető le az anaerob és aerob rendszerek iszaptermelési különbségéből és az iszapban foglalt N-ből (egész más arányszámot mutat). Ennél az aránynál ugyanis rendre többet igényelnek az anaerob rendszerek (feltételezve, hogy az anaerob iszapsejt és az aerob iszapsejt, azonos C/N arányú). Ennek fő magyarázata, hogy meglepő módon az anaerob rendszereknél igényelt szerény mennyiségű nitrogén jelentős része kerül a biogázba (akár 17-30%-a), valamint ismeretlen, de vélhetően jelentős mennyiségű nitrogén távozik az elősavanyítók bűzgázrendszerébe is nitrogén és ammónia formájában. Az anaerob-aerob rendszereknél az iszap mennyisége nem csak lényegesen kisebb, hanem sokkal jobban is vízteleníthető, az elérhető végső szárazanyag tartalom rendre 2-4%-al magasabb. Gyakorlatilag minden esetben tapasztalható, hogy amennyiben egy már meglévő aerob rendszerhez anaerob előtisztítást illesztenek, az aerob tisztító iszapindexe látványosan javul. A javulása akár extrém eredményeket is hoz bizonyos esetekben; pl. papíriparban ml/g-os indexet regisztráltunk, erős kálcium csapadékos befolyás mellett. Alkoholiparban szintén volt példa hasonlóan extrém értékre egy bizonyos időszakban, ott a vegyszeres P eltávolítás vassója segített rá erre az eredményre. Ez utóbbi esetben az index 60 ml/g körül stabilizálódott. E hasznos jelenség fő oka valószínűleg a szubsztrát könnyen bomló és sok esetben a pehely morfológiát rontó, könnyen bomló szubsztrát frakciók eltávozása az anaerob fokozatban. További igen hasznos jelenség, hogy jelentősen nő az anaerob-aerob rendszerek KOI lebontási hatásfoka, a tisztán aerobhoz képest. Ennek nem csak az az oka, hogy a jobb aerob iszapminőség jobb fázisszétválasztást és jobb tisztított szennyvíz minőséget eredményez. Az oldott formájú szennyezők is összességében nagyobb mértékben bomlanak le. Ez pedig a diverzifikáltabb iszapösszetétel-iszapmunka és ennek megfelelően szélesebb spektrumú szubsztrát lebontás eredménye. Továbbá az aerob fokozatra érkező jól előkészített szubsztrát is ez irányban hat. 29

33 A jobb tisztított szennyvíz minőség mellet, az alacsony és stabil Mohlman index további előnyök elérését biztosítja: az aerob fokozat magasabb iszapszinttel tervezhető, kisebb reaktortérfogatok alkalmazhatók és gazdaságosabban oldható meg a fázisszétválasztás, iszapkezelés és csurgalékrendszer. A nem számszerűsíthető előnyök közül a következő az üzemstabilitás és üzemrugalmasság, hiszen az anaerob-aerob rendszerek e tekintetben is messze felülmúlják tisztán aerob társaikat. E rendszerek a vizsgált gyakorlati esetek nagy részében rendszeresen szembesülnek 50-70%-os terhelésváltozással (BOI 5 ) egy-két napon belül, melynek a megugrása a tisztítók mindennapjait jellemzik, üzemeltetői beavatkozás nélkül pusztán a rendszer stabilitási tartalékait és önszabályzó jellegét felhasználva. A legtöbb ipari kibocsátó számára további igen jelentős előny, hogy a tisztán aerob rendszerekkel ellentétben az aerob+anaerob rendszerek gond nélkül vészelik át a hétvégi, vagy akár 3-4 napos terhelés visszaeséseket, majd ezeket követően az azonnali terhelés felfutást. Hosszabb alulterhelt időszakokban pedig az anaerob rendszer leállítható, az aerob utótisztító pedig - lévén mérete csupán 20-25%-a a teljes aerobénak - sokkal könnyebben tartható életben akár minimális direkt rátáplálással. Az anaerob előtisztítás alkalmazhatóságának feltételei Az UASB elvű anaerob reaktorokban a biológiai lebontási folyamatok mezofil tartományban, anaerob körülmények között játszódnak le, melyek folyamán értékes energiahordozó; biogáz fejlődik. Az eljárás elsősorban közepesen és magasan szennyezett ipari szennyvizek előtisztítására szolgál. A leggyakoribb iparágak melyek a technológia haszonélvezői az élelmiszeripar, ezen belül a sör-, gyümölcsfeldolgozó-, burgonya-, keményítő, konzerv és alkoholipar, valamint a papíripar. Egyre több referencia létesítmény működik a vegyipar, gyógyszeripar területén is. Az anaerob-aerob rendszer a fent elmondottak szerint tehát elvitathatatlan és igen markáns előnyökkel bír, gyakorlatilag említésre méltó hátrányok nélkül (talán a fokozott biztonság robbanásveszély sorolható ide). Nem igaz az a korábbi vélekedés, hogy az anaerob rendszerek instabilak, kényesek, sőt az sem igaz (pont fordítva van), hogy a nagyobb térfogati terhelésű rendszerek, (pl. BIOIPAQ IC) instabilabbak lennének az alacsony terhelésűeknél. Igazi hátrányként csupán magának az anaerob előtisztításnak az alkalmazhatósági korlátoltságát lehet megemlíteni, hiszen ha leegyszerűsítve foglaljuk össze, az alábbi esetekben ezek nem alkalmazhatóak ésszerűen: C-nál hidegebb átlaghőmérsékletnél nagyon ritkán gazdaságos (csak nagyon magas koncentráció esetén) - Magas lebegőanyag tartalmú szennyvizeknél (pl. ha a BOI 5 több mint fele lebegőanyaghoz kötődik) - A szerves szennyezők nagy része olajos zsíros jellegű - Magas szulfát tartalmú szennyvíz 30

34 Ha e fő kizáró tényezőket megvizsgáltuk, további fontos tényezőket kell optimális szintre hoznunk ahhoz, hogy az anaerob előtisztító hozza az elvárt eredményeket és stabilitást. Ilyenek például: - elősavanyodottsági fok beállítása és optimális tartományban tartása - ph beállítása elősavanyítóban (4,5-7) és a reaktorban (6,5-7,5) - napon belüli hőmérsékleti és terhelési ingadozások kiegyenlítésének megoldása - makro- és mikro tápanyagok minimális szintjének biztosítása különös tekintettel az N, P, Fe, Ca, tartalomra - Hidraulikai terhelés függetlenítése a szervesanyag terheléstől (külső és belső recirkulációk) - Alulterhelésekre való felkészülés (térfogat felosztás, recirkulációk kialakítása) - Tartós túlterhelések elkerülését szolgáló létesítmények tervezése Az anaerob organizmusokra jellemző, hogy pl. az aerobokkal összehasonlítva érzékenyebbek a nem megfelelő környezeti állapotokra (különös képen a metántermelő fajták, és azokon belül is a granulátum formálók), azaz magáról az anaerob szennyvíztisztításról az a kép alakult ki, hogy a rendszer kevésbé ellenálló, a nem várt hatások miatt könnyen felborulhat. A korábbi anaerob technológiák tervezése során (kivéve BVF reaktor) kényes kérdés volt az időszakonként előforduló átmeneti toxicitás, hiszen pl. vékony rögzült filmes rendszereknél ez a teljes baktérium állomány átmeneti, vagy végleges tönkremenetelét okozhatja. Ezek kivédése nagyon nehéz, ma a sokféle toxikus anyag kimutatása, azonnal reagálni képes online rendszerben a költségek miatt nem megoldható. Természetesen ezekre a toxikus hatásokra a granulált iszapos anaerob reaktorok is érzékenyek, de hatalmas tolerációs képessége folytán a tisztítóképesség, azaz az anaerob organizmusok aktivitása fennmarad. A megnövekedett tolerációs képesség a granulált iszapnak köszönhető, mely az eddig megszokott pelyhes, vagy rögzült hártyás rendszerekkel szemben hatalmas technológiai előnyöket és rendkívüli robosztusságot biztosít. A fentiek figyelembe vételével végzett gondos tervezéssel megoldható, hogy az alapvetően érzékeny és környezeti hatásokra kényes metanogéneket tartalmazó reaktor mint technológiai egység mégis robosztus, stabil üzemű egység legyen, mely gond nélkül üzemel olyan hektikus szennyvíz kibocsátási helyzetekben is ahol egy tisztán aerob rendszer csak agonizálni képes. Összefoglaló Az anaerob biológiai szennyvíz előtisztítás koncentrált és melegebb ipari szennyvizek esetén lehet igen vonzó, és gazdaságos megoldás, szemben a teljes aerob kezeléssel. Az anaerob előtisztításnak sokkal kisebb a fajlagos iszaphozama, mint az aerobé. Kérdés azonban, hogy a szennyvízzel érkező szerves szennyezőanyagoknak milyen hányada alakítható át iszap helyett metánná és széndioxiddá. Energiafelhasználás vonatkozásában a két tisztítási forma nem összehasonlítható, hiszen az anaerob energiát állít elő a metán termelésével, míg az aerob az oxigénbevitel miatt viszonylagosan sok energiát igényel. Gyökeresen eltérnek az alkalmazott térfogatok, térfogati terhelések is: míg az anaerob rendszer mintegy kg KOI/m 3 d terheléssel üzemeltethető, az aerob csak mintegy 1-2 kg KOI/m 3 d értékkel terhelhető. 31

35 Anaerob előtisztítással ugyanakkor az élővizekre előírt határértékek nem biztosíthatók. A befogadóba vezetés tehát valamiféle befejező aerob tisztítást igényel. Ez elvileg sokféle kialakítású eleveniszapos, vagy biofilmes megoldással is biztosítható. Az anaerob-aerob kombinált szennyvíztisztítás egyértelműen gazdaságos, környezetkímélő megoldás, de az ígért hasznok realizálásához számos fontos alapfeltételnek kell teljesülnie, különös tekintettel a nyers szennyvíz lebegőanyag-, szulfát- és zsírtartalmára és hőmérsékletére. Ezen kiindulási feltételek meghatározzák az anaerob aerob kombinált tisztítás együttes gazdaságosságát, illetve alkalmazhatóságát. Az anaerob szennyvíz előtisztítókat nem célszerű a széles körben ismert iszaprothasztókhoz hasonlítani, hiszen azoknál az anaerob lebontási folyamatok azonosságától eltekintve minden gyökeresen eltérő. Az anaerob szennyvíz előtisztítók segítségével oldott formájú szennyezők bonthatók le igen magas hatékonysággal és meglepően rövid tartózkodási idővel. Továbbá az anaerob szennyvíztisztítók nem átfolyásos rendszerűek, hanem csakis az iszap hatékony visszatartással képesek üzemelni. Hivatkozások Hulshoff Pol, L. W. Lettinga, G (1986) New technologies for anaerobic wastewater treatment. Wat. Sci. Tech., 18, Kárpáti, Á (1996): Tejipari szennyvizek és előtisztításuk hatása a kommunális tisztításra. A víz és a vízi környezetvédelem a Kárpát-medencében - 2. Tudományos Konferencia, Eger, október Kiadványkötet Lettinga, G. Hulshoff POL, L. W.- Van Lier, J. B. Zeeman, G. (1999) Possibilities and Potential of Anaerobic Wastewater Treatment Using Anaerobic Sludge Bed (ASB) Reactors (In: Biotechnology 2 nd Ed. V. 11a, Wiley, Lettinga, G. Van Velsen, A. F. M. Hobma, S: W. De Zeuw, W. J. Klapwijk, A. (1980) Use of the upflow sludge blanket (USB) reactor concept for bological wastewater treatment. Biotechnol. Bioeng. 22, Habets, L.H.A. and W. Driessen, (2002) Anaerobic Purification of Pulp and Paper Mill Effluents: An Overview Proceedings of the PROGRESS 02, XIV International Papermaking Conference, September 24-27, Gdańsk, Poland, pp

36 Bioaugmentációs eljárások a biológiai szennyvíztisztítás területén - A képződő fölösiszap mennyiségének csökkentése az eleveniszap biotechnológiai optimalizálásával Malaczkó Szabolcs, Németh A. Malatech Water Kft. Bevezetés A biológiai szennyvíztisztítás során technológiai melléktermékként keletkező iszap kezelése többnyire a telep üzemviteli költségeinek jelentős hányadát teszi ki. A gazdaságossági szempontok ezért indokolttá teszik, hogy ennek az iszapnak a mennyiségét lehetőségeinkhez mérten minimalizáljuk. A hagyományos módszerek elsősorban az eleveniszap autolízisének felgyorsítását célozzák azáltal, hogy az iszap egy részét fizikai vagy kémiai behatásokkal roncsolják, így megkönnyítve a lebonthatóságát. Ezek a megoldások többnyire magas beruházási költséggel és energiafelhasználással járnak, és az elfolyó tisztított víz minőségére is hatással lehetnek (foszforeltávolítás romlása, halogénezett ill. aromás szénhidrogének keletkezése). Az eleveniszap bioaugmentációja olyan alternatívát nyújt, mely a jelenség gyökerénél a mikroorganizmusok szaporodásánál avatkozik be, és járulékos hatásként a tisztítási folyamatot is javítja. A fölösiszapképződés sztöchiometriája és kinetikája A biológiai szennyvíztisztítás elsődleges feladata a szennyvízben található szerves szénvegyületek, illetve szervetlen és szerves nitrogén- és foszforvegyületek eltávolítása egy e célra fenntartott mikroorganizmus közösséggel. A mikroorganizmusok életfolyamataik fenntartásához és szaporodásukhoz a szennyvízben található szennyező anyagok biztosítják mind az energiát, mind a sejtanyag felépítéséhez szükséges elemeket. A tisztítást végző biomassza rendkívül változatos fajösszetételű, ez az összetétel pedig a mindenkori környezeti körülmények (reaktorelrendezés, befolyó szennyvíz minősége, hőmérséklet, stb.) függvénye. A sejtek megfelelő működéséhez és szaporodásához energiára, sejtanyag szintéziséhez szénre, továbbá szervetlen elemekre (nitrogén, foszfor, kén, kalcium, stb...) van szükség. Szénszükségletüket fedezhetik szerves szénvegyületekből (heterotrófok) vagy széndioxidból (autotrófok). Az energiát valamilyen kémiai reakcióból (kemotrófok), vagy fényből (fototrófok) nyerik. A szennyvíztisztításban hasznosított fajok legjelentősebb része heterotróf és kemotróf, de kis számban autotróf kemotrófok is megtalálhatók. Kommunális szennyvizekben a szervetlen tápanyagok jellemzően megfelelő mennyiségben állnak rendelkezésre, 100 g sejtanyag felépítéséhez átlagosan 12,2 g nitrogén és 2,3 g foszfor szükséges. A heterotrófok szaporodása az alábbi egyszerűsített egyenlettel írható le: COHNS+O 2 +tápanyagok CO 2 +NH 3 +C 5 H 7 NO 2 +melléktermékek ahol COHNS a szerves anyag, C 5 H 7 NO 2 pedig a biomassza általános képlete. 33

37 Az iszapképződés szempontjából legjelentősebb a heterotróf kemotróf baktériumok tömege, ezek alkotják ugyanis a biomassza döntő hányadát, és felelősek a szaporulat legnagyobb részéért. A baktériumok szerves szénvegyületek (szubsztrátok) lebontásából nyerik a működésükhöz szükséges energiát és a sejtanyag felépítéséhez használt szenet. A folyamatokban résztvevő elektronakceptor általában oxigén, de nitrit és nitrát (anoxikus folyamatok) vagy pedig szerves vegyületek (fermentáció) is betölthetik ezt a szerepet. A baktériumok szaporodása során megfigyelhető, hogy adott mennyiségű szerves anyagból mindig valamivel kisebb mennyiségű új sejtanyag keletkezik. A különbözetet a szerves anyagnak széndioxiddá és vízzé alakuló része adja, amely az energiatermelő folyamatokban teljesen lebomlott. A keletkezett biomassza és a felhasznált szerves szubsztrát arányát hozamnak (Yield, Y) nevezzük: A hozam a környezeti körülményeknek, a szerves anyagnak, az elektronakceptornak és a baktérium fajtájának egyaránt függvénye. A biológiai szennyvíztisztításban Y nagyságát egyéb tényezők is befolyásolják, amiknek köszönhetően a megfigyel hozam (Observed Yield, Yobs) mindig kisebb az elméleti értéknél. Ezt a veszteséget a sejtek folyamatos pusztulása és emésztődése, a predáció és a sejten belüli tartalékok oxidációja okozza. A hozam fajra jellemző érték. A maximális fajlagos szubsztráthasznosítási sebesség (k) kifejezi, hogy egy gramm mikroorganizmus 1 nap alatt hány gramm szubsztrátot távolít el. Minél nagyobb ez az érték, annál gyorsabb a szerves anyag fogyása, azaz annál kevesebb idő szükséges egységnyi szerves anyag lebontásához. A fajlagos növekedési sebesség (µ) azt mutatja, hogy egységnyi sejtből egy nap alatt hány új sejt keletkezik. Ennek legnagyobb értéke a maximális fajlagos szaporodási sebesség (µ*), mely a teljesen ideális körülményekre vonatkozik, amikor a szaporodást semmilyen tényező nem gátolja. A µ* maximális fajlagos szaporodási sebesség fajra jellemző érték. A tényleges µ érték a körülmények függvényében mindig változik, és kisebb µ*-nál. A biológiai szennyvíztisztításban az elsődleges korlátozó tényező a szerves szubsztrát koncentrációja, de az oldott oxigén (Dissolved Oxygen, DO) koncentrációja és a szervetlen tápanyagok rendelkezésre állása is befolyásolhatja a µ értékét. A fenti paraméterek közt a következő összefüggés érvényes: µ = k Y Ezek szerint a fajlagos szaporodási sebesség végeredményben attól függ, hogy a mikroba milyen sebességgel fogyasztja a szerves szubsztrátot, és milyen mértékben alakítja azt sejtanyaggá, illetve energiává. A fentieket a bioaugmentáció során alkalmazott mikroorganizmusokra vetítve az alábbi megállapításokat tehetjük: a fölösiszap képződése akkor csökken a tisztítási kapacitás növelése mellett, ha a mikrobák fajlagos szaporodási sebessége úgy lesz kisebb, hogy a szubsztráthasznosítási sebesség kis mértékben nő. Ehhez pedig alacsonyabb hozam társul. Ez a megállapítás tulajdonképpen a versenyképes bioaugmentációs készítmények gyártóinál, a kutatás-fejlesztés során alapkritérium. 34

38 A szennyvíztisztítók mikrobaközösségében, ugyanúgy, ahogy minden természetes társulásban is, az egyes fajok közt kompetíció van. Ebből következik, hogy azok a fajok fordulnak elő nagyobb mértékben, melyek az adott körülmények közt a legjobban képesek szaporodni, azaz adott szerves anyag mennyiségből a legnagyobb biomassza tömeget hozzák létre. Ez a jelenség ellentmond annak a törekvésünknek, hogy a keletkező fölösiszap mennyiségét a lehető legalacsonyabb szinten tartsuk. A látszólag feloldhatatlan dilemmára az eleveniszap bioaugmentációja jelent megoldást. Bioaugmentáció A bioaugmentáció a biológiai szennyvíztisztítás folyamatának hatékonyabbá tétele baktériumkészítmények segítségével. A biológiai szennyvíztisztítás biokémiai folyamatok kihasználásán alapul, hatékonysága nagymértékben függ az alkalmazott mikroorganizmusok képességeitől. A környezeti állapotok tág határok között mozognak köszönhetően a befolyó szennyvíz változó összetételének, az időjárás változásainak és a reaktorokban mesterségesen előidézett eltérő körülményeknek. Ezért a szennyvíztisztításban alkalmazott készítményeknél nagy jelentősége van a sokszínű fajösszetételnek, mivel nagyobb alkalmazkodóképességet biztosít a különböző és változó feltételekhez. A készítmények jellemzően por, folyadék-szuszpenzió vagy pedig nedves paszta formájában kerülnek forgalomba. A por alakú készítményt szárítással vagy liofolizálással készítik, ezek alkalmazása esetén az adagolás előtt általában néhány órás rehidratációra van szükség. A folyékony készítményekben különféle adalékokkal stabilizálják a baktériumokat, előzetes aktiválásra általában nincs szükség. Biológiai készítményeknél különös figyelmet kell szentelni a szavatossági időknek, mivel azok lejárta után jelentős aktivitáscsökkenés következhet be. Az anyagok tárolása során törekedni kell a szélsőséges hőmérsékleteknek és nedvességnek történő expozíció elkerülésére. Egy készítmény aktivitása több tényező függvénye, úgy mint a tartalmazott baktériumok fajtája, viabilitása és koncentrációja, emellett a baktériumközösség egészének együttes hatásán is múlik. A baktériumkoncentráció általánosságban 0,1-1 milliárd grammonként ill. milliliterenként. A fajösszetételben fontos szerepet játszanak a Pseudomonas és Bacillus törzsek fajai. Előbbiek nagy genetikai változatosságuk és széles körű anyagcsere-folyamataik révén jutnak kiemelt szerephez, míg utóbbiak a sejten kívül működő exoenzimek termelésével a nagyobb méretű táplálékrészecskéket teszik fogyasztható méretűvé a baktériumközösség számára. A nagy mennyiségű exoenzim képződése a keletkező iszap mennyiségét is csökkenti, hiszen az így feltárt majd lebontott szervesanyag egy része szén-dioxiddá és vízzé alakul. A készítmények adagolásának célja az eleveniszap fajösszetételének átalakítása, és ennek az állapotnak a fenntartása. A szennyvíztisztító rendszerekben a természetes beoltással elszaporodó, ún. generikus iszap fajaira jellemző, hogy nem a legjobb tisztítási hatásfokkal rendelkeznek, hanem az adott körülmények között a legnagyobb mértékben képesek a szaporodásra. Ez azt jelenti, hogy a magától kialakuló mikroflóra - a céljainkat figyelembe véve - nem nevezhető ideálisnak. Kívánatos olyan fajták nagyobb mértékű jelenléte, melyek a szennyező anyagok gyorsabb, magasabb fokú lebontását teszik lehetővé, de az adott körülmények között a kompetens fajok kiszorítják őket. Az adagolás indításakor nagyobb mennyiséget alkalmaznak, ún. sokkbeoltás történik. Ebben a fázisban az eleveniszap bizonyos 35

39 hányadát átalakítjuk, amire csak tetemes mennyiség adagolásával van lehetőség, hiszen ezek az organizmusok maguktól nem szaporodnának el az iszapban. Miután az átalakítás megtörtént, egy fenntartó adagolás továbbra is szükséges. Ennek az a célja, hogy az elvett fölösiszappal ill. az elfolyó tisztított vízen keresztüli kimosódással elvesző mennyiséget pótoljuk. Az eleveniszap bioaugmentációja összetett módon hat a keletkező iszap mennyiségére. Az átalakított eleveniszapot olyan baktériumokkal dúsítjuk fel, melyek energiahatékonysága kisebb, ezért kevesebb új sejtet hoznak létre. Ugyanakkor szubsztráthasznosítási sebességük nagyobb az átlagosnál, így a szerves anyag lebontását meggyorsítják, ami azt is eredményezi, hogy a többi mikroorganizmus kevesebb táplálékhoz jut hozzá, és csökken a szaporulatuk. Annak függvényében, hogy a telep rendelkezik-e előülepítővel, bizonyos mennyiségű nehezen hozzáférhető, partikulált szubsztrát is mindig kerül a biológiai tisztítófokozatba. Mivel nehezen biodegradálható szerves vegyületekről van szó, az aerob reaktoron áthaladva, az utóülepítőből a recirkulációs iszappal visszakerülnek a tisztítási folyamat elejére. Emiatt az eleveniszap egy hányadát a partikulált szerves anyagok teszik ki, és értelemszerűen a fölösiszap mennyiségét is növelik. Az exocelluláris enzimek nagyobb mértékű termelése által felgyorsul a partikulált anyagok lebontása, és a hidrolizált szerves anyagból már csak a hozamnak megfelelő mennyiségű sejt keletkezik, azaz csökken a partiklált szubsztrát iszapbeli aránya és a fölösiszap mennyisége is. Eredmények a gyakorlatban Az eleveniszap bioaugmentációját cégünk ma már több mint 30 hazai ipari és kommunális szennyvíztisztítón végzi. A szennyvíztisztítók különböző terhelésűek és technológiai kialakításúak. Egyes esetekben a cél a tisztítási hatékonyság növelése volt, jól működő telepknél viszont elsősorban a keletkezett iszap és az aerob tér levegőztetése során felhasznált energia mennyiségének csökkentése. Az eredmények értékeléséhez és a megfelelő folyamatirányításhoz előnyös, ha a telep működéséről a lehető legtöbb információ áll rendelkezésre. Az iszapvonalon a fölösiszap térfogatának és koncentrációjának mérése szükséges a pontos elvett iszapmennyiség ismeretéhez. Az aerob iszapkor számításához a levegőztetett reaktorok lebegőanyag-koncentrációja is szükséges. A telep terhelésének meghatározásához a befolyó szennyvíz mennyiségi és minőségi adataira van szükség, ez utóbbiaknál azonban a mintázás mikéntje nagyban meghatározza az eredményt, a pontminták az átlagtól jelentősen eltérhetnek. Mivel a mérési lehetőségek telepenként eltérőek és különböző mértékben korlátozottak, az eredmények értékelése is ennek megfelelően könnyebb vagy nehezebb. A térfogatok, térfogatáramok mérése általában jól megoldott, az iszapvonalon vezetékbe épített mennyiségmérővel vagy köbözéssel lehetséges. A fölösiszap koncentrációjának mérésére a leggyakoribb megoldás a pontmintákból történő lebegőanyag-meghatározás, az ideális a vezetékbe épített automata szonda, azonban sok telepen semmilyen formában nem mérik. A pontmintákból történő mérésnek az a hátránya, hogy az utóülepítőkben az iszap ülepedése és tömörödése jellemzően nem homogén recirkulációs iszapot eredményez. A koncentráció függ attól, hogy az ülepítőt éppen mekkora hidraulikus terhelés éri, illetve az iszap az ülepítőbe érkezés előtt milyen szerves anyag terhelésnek volt kitéve, ez ugyanis már rövid távon is képes befolyásolni a pehelyszerkezetet és az ülepedési tulajdonságokat. Alternatív megoldásként amennyiben a telepen iszapvíztelenítés történik a víztelenített iszap mennyisége is alapul vehető. Itt azonban tekintettel kell lenni arra, hogy a víztelenített 36

40 iszapnak a nyersiszap jelentős hányadát adhatja, ami miatt a csökkenés kisebb mértékű, mint a fölösiszapnál mérve. Az alábbiakban 10 magyarországi kommunális szennyvíztisztítón, 5 különböző tisztítási technológia esetében, a fölösiszap csökkentése terén elért eredmények kerülnek bemutatásra. Mivel az adatszolgáltatás, illetve annak műszerezettség és laborháttér beli korlátai telepenként különbözőek, így minden egyes szennyvíztisztító esetén a rendelkezésre álló, vonatkozó adatokkal kerül bemutatásra a bioaugmentáció fölösiszap mennyiségének csökkentésére gyakorolt hatása. Anoxikus-aerob kialakítású telepek 1. ábra: Biológiai nitrogéneltávolításra kialakított, elődenitrifikáló medencével ellátott telepek elvi folyamatábrája Kalocsa A kalocsai szennyvíztisztító telep anoxikus-aerob elrendezésű, ami a korábbi oxidációs árkokat váltotta fel. A kommunális szennyvíz mellett elsősorban élelmiszer-ipari folyékony hulladék érkezik a telepre, melynek szárazidei hidraulikai terhelése m 3 /nap. A biotechnológiai beavatkozás előtt tartott iszapkoncentráció átlagosan 4-5 g/l volt, efölött már magas volt az ülepítők túlterhelésének és az iszap elúszásának kockázata. A kezelés során az iszapelvételt a korábbi 240 m 3 /nap fölösiszapelvételt m 3 /napra sikerült lecsökkenteni, átmeneti növelésére a téli-tavaszi átállás során volt szükség, mivel a fonalas mikrobák elszaporodása az ülepedés romlását okozta. Az iszapkoncentráció az átállás után ismét megemelésre került, jelenleg a telep 7-8 g/l körüli értékkel üzemel, a korábbinál jóval alacsonyabb energiafelhasználással, jobb tisztítási hatásfokkal, és kevesebb víztelenített 37

41 iszappal. A kalocsai szennyvíztisztító rendelkezik előkezelő fokozattal, így az előülepítés során keletkezett nyersiszap, valamint a keletkezett fölösiszap együttes mennyiségét is mutatja a 2. ábra, melyen a bioaugmentációs eljárás megkezdése előtti és utáni év víztelenített iszapmennyiségeinek havi átlaga látható. Az iszapvíztelenítés hatásfoka a két időszakban állandónak tekinthető. 2. ábra: A víztelenített iszap mennyiségeinek havi átlaga Kalocsán a bioaugmentációs eljárás megkezdése előtti és utáni 1 évben Fajsz-Dusnok A telep anoxikus-aerob kialakítású, két párhuzamosan üzemelő sorral. Mezőgazdasági feldolgozóiparból származó és kommunális szennyvizet fogad, szárazidei hidraulikai terhelése 400 m 3 /nap. A telep kis méretű biológiája jellemzően érzékeny a terhelések változására. Az utóülepítők kialakítása és méretezése miatt a levegőztetett reaktorok iszapkoncentrációja nem emelhető 3-4 g/l fölé, ami azért fontos, mert Fajsz esetében e technikai korlátok miatt nem tudtuk beállítani a gazdaságos üzemelés és legmagasabb tisztítási hatásfokot egyidejűleg biztosító g/l iszapkoncentrációt. A szennyvíztisztító energiafogyasztása jelentősen csökkent, a tisztítási hatásfoka, és a sokkterhelésekkel szembeni rezisztenciája javult. Mivel a telep előülepítővel nem rendelkezik, így a fölösiszap csökkenése a bioaugmentációs eljárás következtében jóval látványosabb, mint Kalocsa esetében, de kiemelendő, hogy a fenti, szárazanyag tartalom növelést korlátozó tényezők miatt nem értük el a maximális csökkentést. 38

42 3. ábra: A víztelenített iszap mennyiségeinek havi átlaga Fajszon a bioaugmentációs eljárás megkezdése előtti és utáni 1 évben UCT- telepek 4. ábra: Biológiai foszfor- és nitrogéneltávolításra tervezett, anaerob és anoxikus reaktorral ellátott telepek. 39

43 Pápa Anaerob-anoxikus-aerob elrendezésű telep, a kommunális mellett húsipari szennyvizet is fogad. A biológiát alulterheltség jellemzi, de a nyári időszakban megnő a befolyó szerves anyag mennyisége. A szennyvíztisztító szárazidei terhelése a húsgyár működésétől függően m 3 /nap. A befolyó szennyvíz időszakosan magas zsírtartalma, valamint a többnyire jellemző alulterheltség, a fenti körülményeket preferáló fonalas baktériumok (pl. Microthrix parvicella, Type 0041) elszaporodását indukálja. A telep levegőztetett medencéiben az iszapkoncentráció 4,5-5 g/l-ről 5,5-6 g/l-re emelkedett a beavatkozás során, miközben az iszapelvétel heti 22 óráról 16 órára mérséklődött. A víztelenített kevertiszap mennyisége havi 758 tonnáról 641 tonnára csökkent. Az iszapelvétel növelésére az őszi-téli, a téli-tavaszi átállás során volt szükség, aminek oka az átmeneti erőteljesebb fonalasodás volt. Az időszakosan nyáron elszaporodó Type 0041 fonalasfaj megjelenése esetén, szintén növelt iszapelvétellel, ezáltal az iszap fiatalításával kell beavatkozni. A víztelenített iszap mennyiségében bekövetkező csökkenés mindemellett számottevő (5. ábra). 5. ábra: A víztelenített iszap mennyiségeinek havi átlaga Pápán a bioaugmentációs eljárás megkezdése előtti és utáni 1 évben Abony-Kőröstetétlen Az abonyi szennyvíztisztító telep anaerob-anoxikus-aerob elrendezésű. Előülepítővel nem rendelkezik, ami nagy mennyiségű partikulált szerves és inert anyag befolyását eredményezi. Kőröstetétlen és Abony kommunális szennyvize mellett a telepet egy tejgyár előtisztított elfolyó vize is terheli, a szárazidei terhelés m 3 /nap körüli. A telep időszakosan túlterhelt szerves anyag szempontjából. Az előülepítő hiányának és a magas terhelésnek köszönhetően a 40

44 képződő fölösiszap mennyisége igen jelentősen csökkent a bioaugmentációs eljárás hatására. A beavatkozásnak köszönhetően lehetőség nyílt a magasabb iszapkoncentrációval történő üzemelésre, a nitrifikáció és a szerves anyag eltávolításának hatékonysága megnőtt, az elfolyó víz minősége javult és kiegyenlítettebb lett, ezen felül biológia energiafelvétele is csökkent. A víztelenített iszap mennyiségében bekövetkező csökkenést a 6. ábra szemlélteti. 6. ábra: A víztelenített iszap mennyiségeinek havi átlaga Abonyban a bioaugmentációs eljárás megkezdése előtti és utáni 10 hónapban Teljesen kevert aerob reaktorok 7. ábra: Szerves anyag eltávolítására tervezett, csak levegőztetett biológiai reaktorral rendelkező telepek 41

45 Miskolc A telep három darab, párhuzamosan kapcsolt aerob reaktorból álló biológiai tisztítófokozattal rendelkezik, amit megfelelően méretezett előülepítők előznek meg. A telep szárazidei kapacitása m 3 /nap. Az eleveniszap szerves anyaggal túlterhelt, és mivel elsősorban szerves anyag eltávolítására lett kialakítva a reaktor, a nitrifikáció nehezen stabilizálható. A július-szeptemberi időszakban a környék kukoricafeldolgozó iparának szennyvize jelentősen növeli a telep terhelését, mindemellett az iszapképződés átmeneti növekedését idézi elő. A biotechnológiai optimalizálás célja Miskolcon a telep elfolyó paramétereinek javítása volt, különösen az össznitrogén csökkentése. Mindemellett természetesen a bioaugmentáció mellékhatásai, a jelentősen csökkenő energiafelvétel a biológiában, illetve a fölösiszap mennyiségének csökkenése szintén jelentkeztek. A korábban jellemző 3 g/l-es iszapkoncentráció megnövelésre került 4-5 g/l-re, a évi 1026 m 3 /nap átlagértékű fölösiszapelvétel 790 m 3 /napra csökkent, miközben a telep tisztítási kapacitása nőtt, az elfolyó tisztított víz minősége javult. A 8. ábrán a víztelenített iszap mennyiségei Miskolc esetében nyers és a fölösiszapot is tartalmazzák. 8. ábra: A víztelenített iszap mennyiségeinek havi átlaga Miskolcon a bioaugmentációs eljárás megkezdése előtti és utáni 1 évben Gödöllő A gödöllői szennyvíztisztító telep biológiai fokozata két darab, párhuzamosan kapcsolt aerob reaktorból áll. A telep Gödöllő város szennyvizét, ezen kívül jelentős mennyiségű gyógyszeripari szennyvizet kezel, szárazidei terhelése m 3 /nap. Az iszapkoncentráció 4 g/l-ről 6-7 g/l értékre növekedett a bioaugmentáció indítóüzeme alatt, az iszapelvétel a korábbi 192 m 3 helyett 128 m 3 lett naponta. Az iszapelvétel csökkentése és az iszapkor növelése jó hatással volt az iszappelyhek szerkezetére és méretére is, ami az 42

46 ülepíthetőség javulása mellett fontos szerepet tölt be a nitrogéneltávolításban is, mivel ez a folyamat flokkon belüli denitrifikációval történik. Az elfolyó össznitrogén koncentráció csökkenésén túl, jelentős energiamegtakarítást sikerült elérni a bioaugmentáció hatására a telepen. A 9. ábrán mutatott víztelenített iszap mennyiségek a nyersiszap mennyiségét is tartalmazzák a fölös mellett. 9. ábra: A víztelenített iszap mennyiségeinek havi átlaga Gödöllőn a bioaugmentációs eljárás megkezdése előtti és utáni 8 hónapban Kétfokozatú telepek 10. ábra: Elő- és utótisztító aerob medencével kialakított telepek, közbenső ülepítővel 43

47 Soltvadkert A soltvadkerti telep kétfokozatú biológiával működik, az első levegőztetett reaktorból az iszap utóülepítésre kerül, az előtisztított szennyvíz pedig a második levegőztetett reaktorra folyik. A telep erősen túlterhelt, emellett lökésszerű szerves anyag terhelések is problémákat okoznak, a biológia lemérgezésére is volt példa. A szárazidei terhelés 800 m 3 /nap. Az iszapelvétel a 2. biológia utóülepítőjéből az 1. biológia levegőztetett reaktorába történik, az 1. biológia utóülepítőjéből pedig a fölösiszap az iszapsűrítőbe kerül. A kezelés előtt az iszapelvétel az 1. utóülepítőből naponta 13 m 3 volt, ami napi 6-8 m 3 -re csökkent, az elvétel a 2. utóülepítőből az 1. levegőztetett medencébe napi 4-5 m 3. Mindkét aerob reaktor a korábbinál 60%-kal magasabb szárazanyag tartalommal üzemel, mondhatni a terhelhetőségének határán, így tudja csak a sokkterheléseket lekezelni. Az üzemeltető vízmű a víztelenített iszap mennyiségét nem méri, az iszap a telep területén belül épült szolár iszapszárítóba kerül elhelyezésre. A 11. ábra a fölösiszap elvétel beli csökkenést mutatja, amely értékek nincsenek korrigálva az elvett iszap szárazanyag tartalmával, mert ezen értéket nem mérik, tehát az eredmény torzít. 11. ábra: A fölösiszap elvétel napi átlaga Soltvadkerten a bioaugmentációs eljárás megkezdése előtti és utáni 10 hónapban Csurgó A szennyvíztelep két darab sorba kapcsolt, egy levegőztetett reaktorból és egy utóülepítőből álló tisztítóból épül fel, a soltvadkertivel teljesen analóg felépítésű, még a szárazidei terhelésük is azonos, 800 m 3 /nap. Húsipari, valamint időszakosan szeszgyári szennyvizet fogad a lakossági mellett, a telep túlterhelt. Az 1. utóülepítőből elvett fölösiszap mennyisége 168,5 m 3 /napról 50,5 m 3 /napra csökkent. Az iszapsűrítő kialakítása miatt a korábbi iszapelvétel során a mennyiség egy része a sűrítőből kibukott, és visszakerült a 44

48 tisztítórendszerbe, a csökkentett iszapelvétel segítségével ez a jelenség megszűnt, így nem áll fenn berothadt iszap visszakerülésének a kockázata. A 2. utóülepítőből a fölösiszap az 1. aerob reaktorba kerül elvételre, ennek mennyisége napi 168,5 m 3 -ről 33,7 m 3 -re csökkent le. A víztelenített iszap mennyiségében bekövetkezett csökkenést a 12. ábra mutatja, a mennyiségek kizárólag a fölösiszapra vonatkoznak, a telepnek előülepítője nincs. 12. ábra: A víztelenített iszap mennyiségeinek havi átlaga Csurgón a bioaugmentációs eljárás megkezdése előtti és utáni 7 hónapban Oxidációs árkok 13. ábra: Felületi levegőztetéssel ellátott, kis vízmélységű eleveniszapos rendszerek 45

49 Szarvas A szarvasi szennyvíztisztító telep 6 db párhuzamosan kapcsolt oxidációs árokból áll, melyek rotoros felületi levegőztetéssel vannak ellátva. A telep szárazidei terhelése m 3 /nap. A kezelés során az iszapkoncentráció 7-8 g/l-re emelkedett a korábbi g/l jellemző értékekről, ugyanakkor két oxidációs árok leállításra került. Ezzel jelentős energiamegtakarítás vált elérhetővé. A fölösiszapelvétel m 3 /napról napi 50 m 3 -re csökkent, mely értékek mellé hiányoznak az iszapkoncentráció adatok, amelyekkel korrigálni kell a valós csökkenés mértékének számításához (14. ábra). 14. ábra: A fölösiszap elvétel napi átlaga Szarvason a bioaugmentációs eljárás megkezdése előtti és utáni 10 hónapban Vásárosnamény A telep egy oxidációs árokból áll, a szárazidei terhelése m 3 /nap. A kezelés előtti iszapelvétel 50 m 3 volt naponta, amit fokozatosan csökkentettünk. Jelenleg totáloxidációt megközelítő állapot jellemzi a telep üzemét, azaz nincs rendszeres iszapelvétel, egyedül más telepen beoltásra szánt iszap kerül elvételre, ennek mennyisége körülbelül 50 m 3 kéthetente. 46

50 15. ábra: A fölösiszap elvétel napi átlaga Vásárosnaményben a bioaugmentációs eljárás megkezdése előtti és utáni 1 évben Összefoglalás A bioaugmentációs eljárások pozitív hatásai a biológiai szennyvíztisztító telepek esetén az alábbiakban foglalhatók össze. Egy jó bioaugmentációs anyag adagolása, és az ehhez párosuló szakszerű üzemviteli szaktanácsadás eredményeként: Fokozható a szennyvíztisztítók tisztítási hatásfoka (határértékeket teljesítő telepek esetén is!) Megfelelően működő oldott oxigénszabályzás esetén jelentős energia takarítható meg a fúvók üzemén Növelhető a biológia ellenállóképessége szerves anyag beli sokkterhelésekkel szemben, inhibíciós vagy mérgező anyag lökésekkel szemben Csökkenthető a képződő fölösiszap mennyisége A fölösiszap csökkentés területén az alábbi megállapítások tehetők: Előülepítővel nem rendelkező telepek esetén a csökkenés mértéke jóval markánsabb, mert a nyersiszap nem kerül elvételre, hanem bekerül a biológiai folyamatba, mint partikulált szerves anyag, így a bioaugmentáció hatásai ezen a szerves anyag tömegen is érvényesülnek. A szennyvíztisztító szerves anyag terhelése befolyásolja a bioaugmentáció fölösiszap csökkentő hatását. Minél nagyobb egy szennyvíztisztító szerves anyag terhelése, annál jelentősebb a fölösiszap csökkenés mértéke a beavatkozás hatására. Oxidációs árkok esetén megközelíthető a totáloxidáció állapota. 47

51 Csökkenthető-e a fölösiszap mennyisége hatékonyan a vízvonali tisztítás során? (Milyen biológiai okai vannak a biológiai fölösiszap csökkentésnek?) Horváth Gábor, Horváth GáborKörnyezetmérnöki Kft Bevezetés A biológiai szennyvíztisztító telepeken ma Magyarországon a legfőbb probléma, hogy nem hatékony a nitrifikáció a téli időszakban és emellett nagy mennyiségű fölös iszap keletkezik. Különösen ez utóbbi a gond, mert az iszap víztelenítése és elhelyezése hányadában a legnagyobb költségtétel a szennyvíztelepek üzemeltetése során. Ezen két probléma következménye indirekt módon a szennyvíztelepeken jelentkező habzás, fonalasodás, illetve a téli időszakban fellépő instabil üzemmenet. A következőkben mindezeket a jelenségeket elemzem, biológiai okait próbálom megmutatni. Azért, hogy abból a mindennapi életben is hasznosítható következtetéseket tudjunk levonni. Magyarországon működő szennyvíztelepek jellemzői és ennek okai Egy szennyvíztelep két okból nem szokott jól működni, egyrészt üzemeltetési hibák miatt, másrészt mert már eleve nem valós terhelési értékekre lett tervezve. Ezek a következő műszaki okokban mutatkoznak meg általában: - kis eleven iszapos tér lett azokban kiépítve, - a levegőztetési kapacitás lett alul méretezve, - az eleveniszapos medencék kialakítása nem megfelelő - nem biztosított a szükséges iszapelvétel és víztelenítési kapacitás. Természetesen, lehetnek egyéb okok is, de ezek a legfőbb jellemzői egy szennyvíztelep alulméretezésének, és ezek közül legalább egy megjelenik minden újonnan tervezett telepen. Ha egy szennyvíztisztító telepen tervezési hibák vannak, annak üzemeltetése különösen nehéz és drága. Mivel az üzemeltetőnek nem feladata a telep újra tervezése, technológiai átalakítása, illetőleg erre az esetek többségében sem anyagi kapacitása, sem szellemi kapacitás nem marad, a szennyvíztelepek tervezőinek nagy a felelőssége. Gyakorlatilag hosszú távra meghatározzák a szennyvíztelepek üzemeltetési költségeit és a kifolyó víz paramétereit is viszonylag minimális garanciális kötelezettséggel. Miben áll a tervezők felelőssége? A fő probléma az, hogy a tisztítást végző eleven iszapot csupán olyan baktériumtömegként kezelik, amely képes KOI-t bontani, nitrifikálni és denitrifikálni. Arról már sajnos csak kevés tudásuk van, hogy ezeken a baktériumokon túl másoknak is meg kell jelenniük az iszaptömegben, hogy a tisztítás minősége megfelelő legyen és a költségek minimális szinten 48

52 tartása megvalósulhasson. Az esetek nagy többségében részükről fontosabb szempont az is, hogy egy gép hatékonyan működjön erre végzik el az optimalizálást -, ahelyett hogy a technológia optimális körülményeit keresnék. Ugyanakkor könnyű belátni, hogy ez utóbbi, az üzemeltetés technológiai optimuma fontosabb szempont, már csak azért is, mivel a legnagyobb költség elem egy szennyvíztisztító telepen a fölösiszap kezelése és elhelyezése és nem a felhasznált elektromos energia. Mindezeken túl a szennyvíztisztító telepeket számítógépen futtatható tervezési algoritmusokkal tervezik. A szimulációs modellek többé-kevésbé a biológiai folyamatok számításba vételével működnek, és összességében csak a baktériumok légzését és tápanyag felvételét veszik figyelembe. Mi történne, ha a tervezés a biológiai folyamatok teljes ismeretében történne? Most erre keressük a választ! Szennyvíztisztító telepek felépítése és költségei Magyarországi szennyvíztisztító telepek csoportosítása: - Első típus: Egyterű aerob medence - 1,5 napos hidraulikai tartózkodási idővel -, amiben idővezérelt anoxikus/aerob ciklusokkal folyik a tisztítás. - Második típus: nagy anaerob és anoxikus térrész, egyterű aerob medencével. - Harmadik típus: két lépcsős, nagy közbenső ülepítővel rendelkező technológia, első lépcsőn részleges nitrifikációval, kis aerob térfogattal. Ezekben az a közös, hogy magas fölösiszap kihozatallal rendelkeznek. A szomorú az, hogy ebbe a három csoportba gyakorlatilag az összes ma létező magyarországi szennyvíztisztító telepi technológia besorolható. Végeztünk egy felmérést még a korábbi években, hogy az így működő szennyvíztelepeken milyen költség megoszlás alakul ki. Az alábbi adatok gyakorlatilag egy megye nagyságú terület több víz művének az átlagát mutatják. A felméréseket nyugati és keleti megyékben végeztük. A felmérés során azt kaptuk, hogy a szennyvíz díj kb %-t az üzemeltetők a szennyvíztisztító telepek üzemeltetésére fordítják: Ennek: 40-45%-a az iszap feldolgozás és elhelyezés költsége 25-30%-a elektromos energia költsége %-a bérköltség 5-10%-a egyéb költség. Vagyis, ha a díj költsége 250Ft/m 3, ennek 52,5%-a a szennyvíztelep költsége, akkor ebből az iszap elhelyezés költsége kb. 55,8Ft/m 3, míg az elektromos energia ára csak kb. 36,1Ft/m 3 - nek adódik. Vagyis egy 1000m 3 /napos telepen keletkező víztelenített iszap mennyisége gboi 5 /m 3 vagyis 800 gkoi/m 3 mellett - kb. 2,5-3 tonna/nap (16%-os szárazanyag tartalom esetén). Elhelyezése a legnagyobb fajlagos költség. Ebben az a biológia, ami az iszap feldolgozás és elhelyezés költségében van elrejtve! Vagyis nem mindegy, hogy mennyi iszapot kell feldolgozni és elhelyezni és mindezt mennyiért. 49

53 A szennyvíztelepek működésének biológiai alapjai A biológiai működésnek 3 szintje van. A gyakorlati szakemberek számára ezek közül egy szint ismert. Ez a szint a baktériumok légzésével foglalkozik. Ezzel szemben célszerű az általános élő fogalomból kiindulni. Először az élőt kell értelmezni és megérteni, hogy a szennyvíztelepek biológiai működését tervezni tudjuk. A biológiai egyedek értelmezését egy Erwin Schrödinger nevű osztrák úr főállásban fizikus - írta le először 1944-ben, Írországban. Ez a leírás nem egy faj vizsgálata volt. Az élő alapvető tulajdonságait kereste. És ezt, mint az állandósult állapotot írta le. Az állandósult állapot, nem az egyensúlyi állapot. Az utóbbi a kémiai reakciók jellemzésére szolgál. Csak azok a kémia reakciók mehetnek végbe, azok az anyagok képesek átalakulni termékeikké, amely anyagok összes energiája nagyobb adott körülmények között, mint a termékeiké. Vagyis a reakció során minden esetben energiának kell felszabadulnia amíg a rendszer nem jut egyensúlyba, ahol a stabil állapotot eléri. Ez a nem élő anyagra jellemző. Ami akkor megy végbe egy élő szervezetben, ha az elpusztul, ugyanis, akkor a nem élő anyagra jellemző folyamatok játszódnak le benne is. Ezzel szemben az élő szervezet nem az egyensúlyra törekszik. Az élőszervezet, un. állandósult állapotban van. Ezt az előbbivel szemben úgy jellemezhetjük, hogy külső energia és anyag felvétel és leadás segítségével ami anyag formájában történik meg -, egy belső kód rendszer felhasználásával genetikai kóddal a szervezet újra és újra megújítja magát és egy magasabb energia szinten tartja. Ami energia szint a kémiai reakciókra épül természetesen. De ez a szervezettség lehetővé teszi, hogy a sejtmembrán közé zárt egyedet energetikailag folyamatosan olyan állapotban tartsa az anyag- és energiaáramlás segítségével, hogy benne megjelenhessen az élőre jellemző változás, mozgás és szaporodás képessége. Amikor a szennyvízben lévő baktériumok esetében a légzés mechanizmusát írjuk le, akkor a legfontosabb energianyerő folyamattal jellemezzük őket. Ez így helyes, hisz az élő szervezet egy olyan belső tulajdonságát adjuk meg, ami alapvetően meghatározza helyüket az eleven iszapban. (És ez sokkal fontosabb tulajdonságuk, mint a külső, vagyis, hogy ezek milyen formát vesznek fel, gram pozitívak vagy esetleg negatívok. Ez utóbbiak számunkra emberek számára - fontos, akik csak ez alapján tudják megkülönböztetni őket.) A legfontosabb légzési formák az 1. táblázatban láthatók, a teljesség igénye nélkül. Mint látható, a légzési formákhoz különböző redoxi-potenciálok tartoznak, ezek minél magasabb értékek, annál nagyobb energia nyerhető ki azonos mennyiségű KOI-ból, illetve pl. glükóz-cukor molekulából egy adott baktériumnak. Vagyis nagyon nem mindegy, hogy egy baktérium azonos KOI-t oxigén jelenlétében tud lebontani, és abból 36 ATP szintetizál vagy adott körülmények között csak fermentálni képes és 2db ATP-t tud szintetizálni. (A baktériumok a kinyert energiát kémiai kötésben tárolják és ATP-t Adenozin-trifoszfátot - állítanak elő belőle. Ezen molekulák száma minél nagyobb, annál több energia volt kinyerhető az adott légzés során.) A rothasztókban folyó metántermelés is ATP termeléssel jár (keletkező metán molekulánként 1db ATP-vel), de ehhez egy bonyolult baktérium közösség kémiai együttműködése kell, nem standard körülmények között. A fermentáció során glükózból keletkezett 2 molekula 2 szénatomos savat vagy alkoholt 2db széndioxiddá és metánná alakítja ez a baktériumközösség. A maximális összes energiamennyiség kinyerése csak optimális együttműködésük esetén valósul meg. Ezért lassú az anaerob baktériumok szaporodása és hőtermelése, ezért kell mezofil hőmérsékletre melegíteni a környezetüket a maximális fajlagos gázhozamhoz és térfogati teljesítményhez. De ezért is szeretjük ezt a mikroorganizmus közösséget, mert ugyanakkor nem a testtömegükbe építik be a szerves szenet, hanem metánt állítanak elő abból. 50

54 Tehát, ha egy baktérium tud oxigén légzést végezni, akkor lehetőleg azt teszi, ha nem tud, akkor lehetőleg nitrát légzést végez. Ha azonban tevékenységéhez (légzéséhez) nincs jelen se oxigén, se vas, se nitrát és se szulfát, akkor fermentálni fog. Ha van ehhez genetikailag kódolt rendszere. Ha nem, akkor el fog pusztulni. És az iszapban egy olyan baktérium fog megjelenni, ami képes fermentálni. 1. táblázat: A mikrobiális átalakítási folyamatok csoportosítása (Elődi Pál, Michael T. Madigan, John Martinko, Jack Parker, 2003) Légzés/fermentác Elektron Keletkező redoxpotenciál Hatása: ió típusa: akceptor vegyület értékek * Oxigén légzés Oxigén Víz 820/400 mv Vas-légzés Fe 3+ Fe /200 mv Nitrát-légzés Nitrát Nitrogén 400/-50 mv Szulfát-légzés Szulfát Kén-hidrogén -150/-220 mv Mérgező / korrozív fermentáció Oxidált vegy. Redukált vegy. 0mV/-150 mv ** obligát anaerob, széndioxid metán -250/-400 mv szénlégzés. *Az első érték a sejtekben, míg a második érték a baktériumokat körülvevő vizes közegben mérhető. ** Itt fermentációs melléktermékként a következő vegyületek keletkezhetnek, amik erős szagot is adhatnak: tejsav, propionsav, butánsav, vajsav, más illósavak, ketonok és diacetilok. Ide tartozik még az etilalkohol is. Az eleven iszap nem csak baktériumokból áll, hanem csillósokból és egyéb magasabb rendű szervezetekből jó esetben. Ezek hogy jelenhetnek meg, ha sokszor a baktériumok legmagasabb szintű élőlényei az oxigén légzők - sem tudnak megélni? A szennyvíztisztítás során főleg oxigén légző baktériumokkal dolgoztatunk, és ezért van létjogosultsága vizsgálni, hogy milyen magasabb rendű élőlények jelenhetnek meg, és ehhez milyen körülményeket kell biztosítani. Ugyanis, minden baktériumnál fejlettebb élőlény csak oxigén légzést végez, mivel a baktériumban az evolúció folyamán kifejlesztett legjobb rendszert örökölték meg. A magasabb rendű élőlények olyanok az eleven iszapban, mint eltévedt utasok, akik betöltik azt a teret, amiben még meg tudnak élni. Olyanok, mint a pionír növények magyarul a gazok. Ezek szaporodását jól meg lehet figyelni egy szennyvíztelepen. Amikor egy új szennyvíztelepet átadnak, ahhoz hozzá tartozik a megbolygatott terület újra füvesítése. De itt még, mielőtt megtörténik a füvesítés megjelennek a gazok hívjuk őket pionír növénynek, sokkal szebb. Mik is ezek? Olyan élőlények, amik inkább választják a puszta, alacsony humusz tartalmú területet, mint hogy versenyre kelnének a helyért más növényekkel. Ezek, ha befüvesítjük a területet és elkezdjük kaszálni, akkor egy idő után eltűnnek. Ha viszont nem teszünk semmit, akkor ugyan megjelennek a füvek és részben elnyomják őket, de megjelennek a cserjék és a fák is. Egy idő után bozótot találunk a puszta földön. (Ehhez több 10 év kell a növényvilág számára.) Ha ez a biológiai folyamat végig kifejlődhet, a végső állapotot klimax-ökoszisztémának hívják. Egy másik példa es években Magyarországon a tudós természetvédők elhatározták, hogy megőrzik a régi természeti értékeket. Ezért a Bükk fennsíkról kitiltották az évszázadok óta ott legeltető pásztorokat és megtiltották a fennsíkok kaszálását. Öt év múlva megdöbbenve látták, hogy a füves fennsíkok kezdenek eltűnni. Megjelentek a cserjék és a fák. Nem volt mit tenni, vissza kellett engedni a pásztorokat, hogy a régi állapot és a korábban természetes világ 51

55 megmaradjon. A kaszálás és a legeltetés, mint egy külső szabályozó tényező tartotta fenn azt az állapotot, azt az ökoszisztémát, amit meg akartak őrizni. Az ember és indirekt módon az állatok tevékenysége nem hagyta, hogy a biológiai folyamat tovább menjen így alakult ki évszázadok alatt a legelő, mint természetes ökoszisztéma. Szennyvíztelepek ökoszisztémája A szennyvíztelepek olyan ökológiai egységet alkotnak, ahol a medencék fala az ökoszisztéma határa. Az oda befolyó vizek szennyező anyag tartalma szolgáltatja ennek a nagy élő közösségnek a tápanyagot KOI és ammónia formájában. A bevitt levegő a légzéshez szükséges oxigén eljuttatása miatt fontos. Ezzel tudjuk elérni, hogy azok az aerob baktériumok szaporodjanak el, amik a leggyorsabban képesek lebontani, szag nélkül, a szennyvíz szennyező anyagait. Ez viszont azt jelenti, hogy mivel sok energiát tudnak termelni a felvett KOI-ból - egy glükózból 36db ATP-t - csak keveset kell átalakítaniuk széndioxiddá, a többit felhasználva gyorsan szaporodnak perces ciklusban - és testüket megduplázva tömeget növelnek hihetetlen gyorsan. Vagyis itt szükségszerűen egy nagy mennyiségű iszapproduktum jelentkezik. Egy olyan vizes rendszerben - ahová egy alkalommal beengednek szennyezést, majd a környezetből folyamatosan oxigént vesz fel - először megjelennek a baktériumok, majd az amőbák, ostorosak, majd a csillósok protozóák, majd a ragadozók. (Majd egy hosszabb idő után a magasabb rendű gerincesek is.) Úgy, mint az alábbi ábrán látható. Jól látható, hogy a napok számával, hogy változik az iszapban magasabb rendűek összetétele: (ostorosok, szabadon úszó csillósok, vándorló csillósok, nem vándorló csillósok). Ezt a rendszer átalakulást mutatja az 1. ábra. 1. ábra: Magasabb rendű élőlények megjelenése és eloszlása egy tisztuló vízi környezetben Ez egy szennyvíztelepen nem történhet meg, mert ott folyamatos terhelésnek van kitéve a betonba zárt ökoszisztéma. Annyi könnyebbséggel, hogy a nagy iszap koncentrációhoz szükséges oxigén rendelkezésre áll. Itt az történik, ami a Bükk fennsíkon évszázadok során. A baktériumok elszaporodnak és a magasabb rendű élőlények is, az ostorosok, csillósok és a protozóák ha lehetőségük van rá. Ugyanis a magasabb rendű élőlények megjelenésének vannak feltételei. És ezeket nem mindig tudjuk biztosítani a beton medencékben. 52

56 Vagyis itt is megjelenik egy állandósult állapot az ökoszisztéma szintjén, amit az adott körülmények határoznak meg. A cél, hogy az ökoszisztémát minél magasabb szintre emeljük, mert minél több szint épül ki, annál több lépcsőben dolgozzák fel az élőlények a szennyező anyagokat. És annál több anyagot alakítanak energiává vagyis lélegeznek ki széndioxid formájában. Ragadozók µm Csillósok, Protozóák: µm Ostorosok és Amőbák: 3-80 µm Baktériumok egysejtű gombák: és Elhalt sejtek, szenny és lebegőanyagok: 1-3 µm 1 nm - 1 µm 2. ábra: Az un. táplálék piramis az eleven iszapban, felépülése és az egyes élőlények mérete Az ábrákon nem véletlenül vannak az ökoszisztémák piramis alakban ábrázolva, az a tapasztalat, hogy az egyes csoportok élőlényeinek összes testtömege ilyen módon csökken. És ez egy szennyvíztisztító telepen is arányos a fölös iszap mennyiséggel. Ezt az ábrát, ha másképp ábrázoljuk, akkor megkapjuk a várható fölösiszap mennyiség csökkenést is. Vagyis úgy, ahogy a 2. ábrán látható a magyar nyelvű leírásnál. Vagyis 1kg KOI-ból kb. 0,6-0,8kg szárazanyag tartalmú eleveniszap keletkezik, míg ha a megjelenhetnek a csillósok is kb. 0,45kg. Ezt a folyamatot Önök is tapasztalhatják üzemeikben minden esztendőben. Biztosan megfigyelték, hogy a téli és tavaszi hónapokban, mindig több iszap keletkezik, mint nyáron vagy az őszi időszakban. Ez nem a baktériumok tevékenysége miatt van így. Ezt a nyáron megjelenő csillósok és ragadozó élőlények okozzák. Ezek emésztik fel, fogyasztják el a baktériumok egy részét. Könnyű őket nyomon követni, ugyanis ezek azok az élőlények, melyek már 400-szoros nagyítás mellett is jól láthatók és elemezhetők a mikroszkópos vizsgálatnál. Nagyon fontos ismerni őket, de nem azért, hogy a víz minőségét jellemezzék. Arra ott vannak a sokkal megbízhatóbb kémiai paraméterek. Az iszap baktériumait fogyasztó egyedek, fajok ismerete azért fontos, hogy tudjuk, hogy a technológia a helyén van, és a legdrágább költség elem a keletkező fölösiszap mennyiség - a minimálisra van csökkentve. 53

57 Milyen állapot elérése a cél egy jól működő szennyvíztisztító telepen? Egy szennyvíztisztító telepen adottságai: A szennyezés, vagyis a szennyvíz mennyisége és minősége. Megkívánt kibocsátott tisztított víz paraméterei. Ezeken nem lehet változtatni, ezt el kell fogadni. Amin változtatni lehet és befolyásolható: Oxigén koncentráció. Szennyvíztelep felépítése, medence kialakítása, iszap, és iszapos víz recirkulációja. Vagyis ez utóbbiakat kell úgy irányítani, hogy a tápanyag piramis minél magasabbra épüljön. Egy szennyvíztisztító telepen, hogy az csillósok és protozóák megjelenhessenek elégséges oxigént (0,3-3 mg/l), alacsony ammónia terhelést (0-30 mg/l) és alacsony BOI 5 terhelést (0-30 mg/l) kell biztosítani. És úgy kell irányítani az iszap recirkulációt, hogy az iszap minél hosszabb ideig legyen az ehhez megfelelő körülmények között. Ehhez a szennyvíztelepeken a következőket kell tenni: Osztott aerob medencét kell építeni Az anoxikus és anerob terek térfogatát 20% alá kell csökkenteni a teljes eleveniszapos térhez képest. Megfelelő iszap recirkulációt kell kialakítani. Az így kialakított rendszer előnyei: Hatékony oxigénbevitel a több részre osztott aerob medencének köszönhetően, s ezzel 20-30%-os fölösiszap csökkenés. Jobb iszap-víztelenítési hatásfok. (2-4%-os szárazanyagtartalom emelkedés érhető el.) Stabil nitrifikáció 8 Celsius-fokig. Könnyebben kezelhető fonalasodás/habzás %-kal magasabb terhelhetőség. Egyszerűbb üzemeltetés. Költségmegtakarítás a megfelelően kiépített és üzemeltetett telepen, ahol a csillósok munka végzése biztosított, azzal a teleppel szemben, ahol nem tudnak megjelenni, illetőleg megfelelően működni: Iszap feldolgozás 25%-os megtakarításával számolva: 14 Ft/m 3 20%-os elektromos energia megtakarítással számolva: 7,2 Ft/m 3 A stabil üzemmenet és a megfelelő kifolyó víz paraméterek, további 3-5 Ft/m 3 előnyt jelentenek. Összességében: kb %-os költségmegtakarítás érhető el a szennyvíztisztító telepeken, ha a csillósok élet tevékenysége biztosított. 54

58 Összegfoglalás: A biológiai folyamatok irányítása, az ökoszisztémák állandósult állapotának megfelelő szintre emelése együtt jár a költségek hatékony csökkentésével. Ennek a szintnek a kialakítása a szennyvíztisztító telepeken alapvető fontosságú. Ezek tervezése és betartása a napi munka csökkenése mellett, a kifolyó vizek stabil tisztításával is jár. 55

59 Kommunális szennyvíziszapból tápanyag gazdálkodásra alkalmas termék Erdei-Kukely Katalin Elmolight Bt. Magyarországon is egyre jelentősebb gondokat okoznak a túlzott, vagy egyoldalú műtrágya használatból eredő talajtani problémák. A mai világunkban rendkívüli jelentősége van a talajerő utánpótlásnak, ezen belül a szervesanyag visszapótlásának. Ma már faluhelyen is szembetűnő az egyre csökkenő állatállomány, melynek következménye, hogy egyes növénykultúrákban szervesanyag-hiány alakult ki: a humuszképződés stagnál, vagy lelassult. Az alacsony szerves anyag visszajuttatásból a humusz képződés folyamatos lassulásából eredő károk azonosak, és egyformán súlyosak a világ bármely részén: a talajok puffer kapacitása, regenerálódó-képessége hanyatlik; a talajok elsavanyodása fokozódik; következményeként a kedvezőtlen kémiai folyamatoknak, a talaj fizikai szerkezete is leromlik; a talajélet egyre csökken, a hasznos mikroorganizmusok száma kritikusan megfogyatkozik; a humuszképződés stagnál, vagy lecsökken; Napjainkban egyre jobban terjed a különböző hulladékok újrafeldolgozása. Ezen belül a kommunális szennyvíz iszapoknak is többféle újrahasznosítási módozatai léteznek: egy ezek közül az a kezelési eljárás, amely határozott előnyöket nyújt- jelen esetben a mezőgazdaságszámára. Ha hazai körülmények között megoldást keresünk az istállótrágyázás pótlására, - és egyben ez hulladékcsökkentéssel is jár, akkor - a kommunális szférában koncentráltan termelődő biomassza és a mezőgazdasági hulladékok feldolgozása lehet az alap. Magyarországon évről évre nő a csatornázottság aránya, és ezzel együtt a jelentős tápanyagtartalommal rendelkező - szennyvíziszapok mennyisége is. A koncentráltan képződő kommunális iszapok - megfelelő kezeléssel egyes régiókban olcsó, és jó minőségű szerves növénytápanyagként szolgálnak, gyakorlatilag megteremtve egy új iparág regionális üzemeit. A megfelelő beltartalmi mutatókkal rendelkező szennyvíziszapokat sajnos - jelenleg csak hulladékként kezeljük, amely nagy anyagi terheket ró a termelő számára. Azonban némi biológiai beavatkozás után jól felhasználhatóvá válnak a mezőgazdasági területek tápanyagutánpótlására. A talajok termőképességének fenntartásában egyre kiemeltebb szerep jut az ipari mennyiségben előállított termőképesség-fenntartó, illetve -fokozó szerves anyagoknak, mint például az szennyvíziszap-komposztoknak. Az ipari mennyiségben termelődő szennyvíziszap komposztálására számos technológia létezik. Két nagyon fontos különbség azonban van: nyílt rendszerű zárt rendszerű 56

60 A két technológia között leginkább az ár a domináns. A nyílt rendszerű komposztálásnál meg kell jegyezni, hogy több száz illetve ezer tonna iszap esetén nem ajánlatos csak a természetre bízni a folyamatot, érdemes ebbe kívülről is belenyúlni, azaz irányítottságot adni neki. A spontán úton előállított komposzt egyik nagy veszélye lehet a fertőzőképesség: Salmonella typhi 115 nap 60 C 20 perc Escherichia coli nap 55 C 60 perc Clostridium tetanii Évekig 100 C 60 perc Leptospira icterohaemorrhagiae 60 nap - - Poliomyelitis vírus 180 nap 60 C 10 perc Hepatitis vírus 120 nap - - Trichinae spiralis nap 65 C 1 perc Entaamoeba histolytica nap 45 C 30 perc Ascaris pete 30 nap Termőföldön évekig Mindezek azonban kivédhetőek egy biológiai úton létrehozott, természetből izolált oltóanyag hozzáadásával, valamint külső fizikai beavatkozással (forgatás, levegőztetés). Cégünk technológiája számos helyen bizonyította már (Debrecen, Pápa, Kunfehértó stb) hatékonyságát. 57

61 A végleges oltóanyag kifejlesztése nemzetközi és hazai kutatóintézetekkel, valamint cégekkel együttműködve 10 évig tartott. A fejlesztésünk itt azonban nem áll meg, hiszen számos további terület van, ahol megoldásra váró problémákat oldhatunk meg ezzel a technológiával (pl. biológiai növényvédelem csírakori- és szárbetegségek ellen). A technológiánk 2006-ban indult hódító körútjára, de igazán nagy eredményeket 2008-tól kezdve értünk el, amikor az állam és az Eu is támogatni kezdte a hulladékhasznosítást. A technológia adaptálása során előfordult, hogy nehézségekbe ütköztünk, melynek okai: nagyváros szennyvíziszapjának összetétele (Debrecen) hasznos kiegészítők használata (Bazalt Hódmezővásárhely) új adalékanyag alkalmazása (Komló biomassza égetéséből származó hamu) Debrecen: Az első nagyváros, melynek bizalmát elnyerte cégünk. A szennyvíziszap vizsgálata során kiderült, hogy magas szervesanyag tartalommal rendelkezik a hulladék (magas TPH érték). Ennek bontásához az általunk akkor alkalmazott oltóanyag (Biomass-K) önmagában kevésnek bizonyult, és az általunk vállalt 3 hónapos komposztálási ciklus is meghosszabbodott. Az oltóanyagunk továbbfejlesztésével olajbontó törzseket vittünk a rendszerbe, melyek toleránsak voltak a többi oltóanyagban megtalálható mikroorganizmussal. Ennek köszönhetően a TPH értéke a 36/2006 FVM rendelet által megadott érték alá csökkent. A debreceni AKSD 2006-ban megszerezte a korlátozás nélküli forgalomba helyezés engedélyét. Ezt követően az elmúlt 3 évben további 4 engedélyeztetési eljárát folytattunk le a cég számára: Biomass Super Extra AKSD komposzt Biomass Super Komplex AKSD komposzt Cofuna Biopost AKSD komposzt Biomass Super Agroplusz AKSD komposzt ASA-Hódmezővásárhely: 2009-ben megkeresett minket az ASA Hódmezővásárhelyi cégének vezetője Reith Imre úr, aki a telephelyükön megtalálható szennyvíziszapot kívánta hasznosítani. A cég számára elvégeztük az engedélyeztetési eljárást és Biomass Super ASA komposzt néven forgalomba került a termék. Új ötletként felvetettük a cég számára, hogy az Alföld közepén megtalálható, mint potenciális szervesanyag és tápanyagforrás termelő vállalat fejlesszük tovább a kész komposztot hozzáadott értékkel. Előzetes vizsgálatok alapján ugyanis kiderült, hogy 50 km-es körzetben sok a mezőgazdaságilag kötött, levegőhiányos talaj, melyre az Elmolight Bt-nek egy kiváló alapanyaga, a bazaltgyapot rendelkezésére áll. A két készítményt tf%-os arány bekeverése és engedélyeztetése után, a kész termék értékesíthető Biomass Vulkánkomposzt néven. 58

62 Komló: A Komló-Víz Kft. és a Komlói Fűtőerőmű Kft. együttesen kívánták hulladékukat hasznosítani: szennyvíziszap biomassza égetéséből származó hamu települési zöldhulladék (ágnyesedék, fűnyesedék) A problémák a csapadékos időjárásnak köszönhettük nyara rendkívül csapadékos volt, melynek köszönhetően több alkalommal is átázott a kísérleti prizmánk. A hamu maximális vízfelvevő képességét elérve nyúlóssá vált, a kísérleti prizmánk szétcsúszott, melynek köszönhetően elvesztettük a tömegből adódó hőmérséklet megtartást, valamint a komposztálódás megállt. Megoldás: lignocellulóz többlet bevitel ráoltás prizma takarása eső előtt A termék az engedélyt 2011-ben megkapta. A hamunak köszönhetően magasabb Ca, Mg elem található a készítményben! A technológia és az általa készített termék előnyei: alacsony beruházás igény rövidebb ciklusidő (2-3 hónap) A szerves-anyag visszapótlásának lehetősége a műtrágyákkal versenyképes ár. nagy részben képesek ezek a készítmények a Magyarországon 100 %-ban importált műtrágyákat helyettesíteni. A mezőgazdaság tápanyag-visszapótlás nélkül nem működhet, de zömében csak az alaptápelemeket (N,P,K) tudjuk a műtrágya-hatóanyagokkal visszajuttatni. Ráadásul még nem is oldjuk meg ezzel az intenzív mezőgazdaságból eredő talajszerkezet romlást, és főként nem a mikroelemek visszapótlását. Gazdaságosság szempontjából érdemes megfontolni, hogy az elmúlt pár évben a műtrágyák árnövekedésének köszönhetően egy hektár mezőgazdasági terület átlagos tápanyagigényét műtrágyával ezer forint körüli ráfordításból oldhatja meg a termelő, miközben a biológiai beavatkozással (Oltóanyag) irányított komposztálással ez ezer forintból megvalósítható, beleszámítva a műveleti költségeket is. 59

63 Magyarországon a komposztokat a szennyvíziszap alapanyagúakat is a 36/2006 (V.18) FVM rendelet szabályozza, mely az EU-n belül az egyik legszigorúbb a tagállamok között. Ha egy szennyvíziszap komposzt megfelel ennek a rendeletnek, lehetőség van arra, hogy korlátozás nélküli kereskedelmi és forgalomba hozatali engedélyt kapjon az illetékes hatóságtól. Hazánkban az engedéllyel rendelkező szennyvíziszap komposztok száma egyenlőre igen csekély, de növekvő tendenciát mutat, melynek fő zászlóvivője az Elmolight Kereskedelmi és Szolgáltató Bt. Cégünk technológiája a biológiát hívta segítségül annak érdekében, hogy megoldást nyújtsunk azoknak a vízügyi, hulladékgazdálkodási és kommunális szolgáltató cégeknek, akiknek gondjai vannak a szennyvíziszap ártalmatlanítással vagy elhelyezéssel, esetleg új lehetőségek után kutatnak; mindezt gazdaságos megoldással ötvözve. Mindezek mellett cégünk további fejlesztéseket is folytat, valamint intenzív kutatómunkát végzünk talaj-mikrobiológiai területeken, és ennek eredményeit sikeresen alkalmazzuk a komposztálási technológiákban. (Az irányított komposztálással - oltóanyag alkalmazásával - előállított humusztrágyák regenerálják és optimalizálják a talajéletet.) A kommunális iszapok komposztálására kifejlesztett technológiáink alapelve a mezőgazdasági hasznosítás, azaz termékfejlesztés és termék-kereskedelem. Az általunk engedélyeztetett szennyvíziszap komposztok egységes árualapként jelennek meg az egész ország területén összehangolt marketing-stratégiával: Biomass-Super komposzt néven, a gyártóra utaló logóval. Ennek a kezdeményeznek köszönhetően ma már az ország számos pontján megvásárolhatóak a Biomass szennyvíziszap komposzt termékeink, melyek ugyanazt a rendeletben is meghatározott minimum - minőséget garantálják a felhasználónak, bárhol is vásárolja meg azt. (Győr, Pápa, Ajka, Tapolca, Bonyhád, Budapest, Hódmezővásárhely, Orosháza, Debrecen, stb) A mezőgazdászok számára ismert tény, hogy a jó kondícióban lévő talajon termesztett növények egészségesebbek, jobban ellenállnak a betegségeknek, beltartalmi összetételük kedvezőbb, ezáltal takarmány-, illetve táplálékértékük is jobb, és az energia-tartalmuk is nagyobb. Ez adja az alapot a gazdaságos termesztéshez! 60

64 Az Európai Gazdasági Közösségek Tanácsa által június 12-én kihirdetett, 86/278. számú a környezetvédelemről és különösen a talaj védelméről a szennyvíziszap mezőgazdasági hasznosítása esetén tárgyú tanácsdirektíva is foglalkozott már a szennyvíziszapok mezőgazdasági területeken való felhasználásával: az iszap a mezőgazdaság számára értékes tulajdonságokkal rendelkezik, és ezért elő kell segíteni mezőgazdasági hasznosítását, feltéve, ha azt megfelelően végzik: mivel a szennyvíziszap nem lehet káros hatással a talaj minőségére és a mezőgazdasági termékekre Kezünkben van tehát egy lehetőség, amellyel hulladékot hasznosítunk, környezeti terhelést csökkentünk, és nem mellékesen importot kiváltva jó minőségű államilag ellenőrzött termésfokozó készítményt gyártunk iparszerűen. Azaz megalapozhatunk egy hulladékhasznosításra épülő, kettős előnyt kínáló új iparágat. Ami ma még probléma, holnap már egy jó lehetőség! 61

65 Állati eredetű melléktermékek komposztálása, hasznosítása Dr. Kiss Jenő ATEVSZOLG Innovációs és Szolgáltató Zrt. Az állati eredetű melléktermékek biztonságos összegyűjtése, ártalmatlanítása, hasznosítása országos népegészségügyi, állategészségügyi, környezetvédelmi feladat. Az előadás ehhez kapcsolódóan, pontosabban a melléktermékek szóba jöhető hasznosítása (ezen belül komposztálása, biogáz termelése) kapcsán az alábbiakat mutatja be: 1. Az állati eredetű melléktermékek csoportosítása a hasznosítás szempontjából A csoportosítás történhet a keletkezési helyük, veszélyességük, fizikai és kémiai tulajdonságaik szerint. A hasznosítási lehetőségeket legjobban a veszélyességi besorolás határozza meg. Ebből a szempontból megkülönböztetünk: 1. osztály (pl. TSE-ben (fertőző szivacsos agyvelőbántalom) megbetegedett, vagy gyanús állatok hullái, vágási melléktermékei; SRM (meghatározott veszélyes anyagok), illetve az ezeket tartalmazó állathullák (kérődzők: marha, juh, kecske; kedvtelésből tartott állatok tetemei; nemzetközi utasforgalomból származó élelmiszer hulladékok). 2. osztály (pl. trágya, hígtrágya, bendő-, béltartalom; az 1. osztály hulladékától különböző tetemek (sertés, baromfi, nyúl, ló stb.); keltetési hulladékok (befulladt tojás). 3. osztály (pl. emberi fogyasztásra alkalmas állatok levágásából származó állati melléktermékek; az állatok valamennyi része, amely kereskedelmi forgalomba nem hozható (kobzott húsok, termékek); fogyasztásra alkalmatlan tej, és tejtermékek; belföldi élelmiszerhulladékok). 2. Az állati eredetű melléktermékek kezelését meghatározó EU-s és hazai jogszabályok A legfontosabb hatályos jogszabályok a következők: Az Európai Parlament és a Tanács május 22-i 999/2011/EK rendelete az egyes fertőző szivacsos agyvelőbántalmak megelőzésére, az ellenük való védekezésre és felszámolásukra vonatkozó szabályok megállapításáról. E rendelet határozza meg az állati eredetű melléktermékekből készült fehérjelisztek etetési tilalmát az élelmiszer termelő haszonállatokkal. Az Európai Parlament és a Tanács 1069/2009/EK rendelete a nem emberi fogyasztásra szánt állati melléktermékekre vonatkozó alapvető egészségügyi előírások megállapításáról. 62

66 A Bizottság 142/2011/EU rendelete a nem emberi fogyasztásra szánt állati melléktermékekre vonatkozó alapvető egészségügyi előírások megállapításáról szóló 1069/2009/EK rendelet végrehajtásáról. E rendelet határozza meg az állati eredetű melléktermékek szállításának, kezelésének részletes szabályait, melyek betartása minden tagállamban így Magyarországon is kötelező. A 69/2003. (VI. 25.) FVM rendelet, valamint a 71/2003. (VI. 27.) FVM rendelet, melyek fenti EU-s rendeletek hazai megfelelői, a hazánkban kötelező eljárásjogot szabályozzák, módosításuk időszerű. 3. Előkezelési kötelezettségek komposztálás vagy biogáz termelés előtt Komposztálásra és biogáz termelésre kizárólag a 2. és 3. osztályba sorolt állati eredetű melléktermékek kerülhetnek. A 2. osztályba sorolt állati eredetű melléktermékek közül a trágya, hígtrágya, valamint a gyomor- és béltartalom kivételével valamennyi anyagot az 1- es módszerrel (133 C o, 3 bar nyomás, 20 perc hőntartás) előkezelni szükséges. A 3. osztályba sorolt állati eredetű melléktermékek akkor komposztálhatók, vagy juttathatók biogáz fermentorba, ha 12 mm-re leaprították őket és 60 percen keresztül 70 C o -s hőkezelésnek vetették alá. 4. Komposztáljuk az állati eredetű melléktermékeket, vagy biogázt állítsunk elő belőlük, vagy mindkettő irány egyidejűleg életképes? A hasznosítási irányt alapvetően az állati eredetű melléktermékek fizikai, kémiai összetétele (zsíros anyagok, nem zsíros anyagok), illetve az egyidejűleg keletkező melléktermék mennyisége és a kezelő helyek távolsága határozhatja meg. Miért komposztáljunk? Kisebb érzékenység az alapanyagok összetételére és a mennyiségük időbeli kiegyenlítettségére. Alacsonyabb fajlagos beruházási költség. Többfunkciós önálló, előkészítő, kiegészítő technológia. Egyre jobban hiányzik a szerves anyag visszapótlás a mezőgazdasági termelésnél. Miért termeljünk biogázt? Alacsonyabb fajlagos környezethasználat. Kettős hasznosítás energia és tápanyag. A biogáz, mint energia felhasználási lehetősége is sokrétű áram, hő, biometán. Megújuló energiaforrás támogatott és a támogatás várhatóan nő. Az állati melléktermékeknél óvatos gondolkodás etetési tilalom várható feloldása miatt! Miért komposztálás és biogáz termelés egyidejűleg? Feloldja az alapanyagok összetétele és mennyiségének időbeli kiegyenlítettségének a kedvezőtlen hatásait a biogáz termelésnél. Bizonyos anyagoknál (szalmás trágya) a komposztálás rendkívül hatékony előkészítő lehet cellulóz, mint szénforrás. Fermentátum fázisszétválasztás komposztálás, öntözés. 63

67 5. Az ATEVSZOLG Zrt komposztálási tevékenysége Az ATEVSZOLG Zrt saját komposztáló telepein (Győrben, Solton, Hódmezővásárhelyen) évi tonnás kapacitással kezel állati eredetű melléktermékeket. Az ATEVSZOLG Zrt érdekeltségi körébe tartozó társaságok további négy telepen további tonna éves kapacitással kezelnek többségében állati eredetű melléktermékeket. A kizárólag állati eredetű melléktermékből előállított komposzt Granatur komposzt néven forgalomba hozatali engedéllyel rendelkezik és azt a környező mezőgazdasági vállalkozók használják fel szerves trágyaként. Az egyéb hulladékokat is tartalmazó komposzt egyedi kihelyezési engedély alapján kerül hasznosításra a mezőgazdaságban. 6. Komposztálási technológiák A társaság és érdekeltségei telephelyein különböző komposztálási technológiát alkalmaznak. Ezek között megtalálható: Forgatásos prizmakomposztálás. Levegőztetett prizmakomposztálás. Irányított levegőztetésű prizmakomposztálás. Zárt kamrás komposztálás. Valamennyi technológia lényege, hogy a zsíros és nem zsíros állati eredetű melléktermékekhez, azok nedvességtartalmának megfelelően elegendő segédanyagot keverjünk, amely részben biztosítja az aerob állapothoz szükséges struktúrát, részben pedig a kedvező szén-nitrogén arányt. Segédanyagként a társaság és érdekeltségei kizárólag szalmát, vagy szalmás csirketrágyát használnak. Ez utóbbi különösen elősegíti, hogy az előállított komposzt tápanyag összetétele a jó nitrogén és foszfor ellátottság mellett megfelelő kálium tartalmat is biztosítson. Az irányított levegőztetésű prizmakomposztálás és a zárt kamrás komposztálás jelentősen gyorsítja az aerob folyamatokat, ezzel a késztermék rövidebb idő alatt kerül előállításra. 7. A komposzt mezőgazdasági felhasználásának feltételei és lehetőségei, valamint az alkalmazás előnyei A feltételek lényegesen eltérnek abban az esetben, ha a forgalomba hozatali engedéllyel rendelkező termék vagy azzal nem rendelkező komposzt mezőgazdasági hasznosításáról beszélünk. A forgalomba hozatali engedéllyel rendelkező terméknél nem kell egyedi, táblaszintű engedélyt beszerezni a mezőgazdasági felhasználáshoz. Ugyanez több hatóság részvételével kötelező a forgalomba hozatali engedéllyel nem rendelkező komposztoknál. Azonos feltételek mindkét esetben: Minden kiszállítás, kihelyezés előtt, de legalább 6 havonta laboratóriumi vizsgálatok. A komposzt azonnali beforgatása a talajba. A helyes mezőgazdasági gyakorlat szabályainak betartása (nitrát érzékenység). 64

68 A komposzt, mint jelentős tápanyag tartalommal rendelkező szerves anyag alkalmazási előnyei a következők: Szerves trágyáknál magasabb nitrogén és foszfor tartalom. A tápanyagok mikrobákban és humuszanyagokban kötött formában találhatók, lassan szabadulnak fel, így jelentősen csökken a kimosódással elpazarolt hatóanyag mennyiség. Talaj struktúrája, víztartó képessége, hő és levegő gazdálkodása jelentősen javul. Nő a talajszerkezet stabilitása, csökken a porosodás és az erózióveszély. Mobilizálja a talajban lévő tápanyagokat. Nagyobb lesz a növények ellenálló képessége a kórokozókkal, kártevőkkel szemben, így csökkenthető a növényvédő szerek használata. Aszályos időben hosszabb ideig ellenállnak a vízhiánynak. Magasabb termésátlagok érhetők el. Minimális a túladagolásból adódó kár. 8. A jövő lehetőségei az iparágban Az állati eredetű melléktermékek piacán a biogáz telepek terjedésével verseny alakulhat ki a különböző hasznosítási irányok között. E versenyt megítélésem szerint a nagyobb hozzáadott értékű termék előállításának lehetősége, valamint a hasznosítás fajlagos költségei dönthetik el. E verseny mellett kialakulhat egy egészséges együttműködés is, hiszen a különböző besorolású és fizikai, kémiai tulajdonságú állati eredetű melléktermékek másképp-másképp hasznosíthatók a különböző kezelési módokban. A komposztálás technológiáját alapvetően a kezelő hely környezete, illetve az előállításra kerülő termékkel szembeni minőségi igények határozzák meg. A nyílt, forgatásos technológia csak olyan kezelő helyeken alkalmazható, melyek környezete nem érzékeny a komposztálásból származó esetleges szagokra. Igényesebb, nagyobb hozzáadott értékű termék csak korszerű technológiával, megfelelő homogenitással állítható elő oly módon, amely biztosítja különböző adalék anyagok hozzáadásának lehetőségét is és megfelelően kialakított a laboratóriumi háttér. A komposztok mezőgazdasági hasznosításának, valamint a biogáz telepekről kikerülő fermentátum felhasználásának hazai jogszabályi hátterét is pontosítani szükséges. 65

69 Megoldások a szennyvíziszap mennyiségének csökkentésére a BorsodChem Zrt-nél Harsányi Péter BorsodChem Zrt. A BorsodChem ZRt., mint Európa egyik piacvezető MDI, TDI, PVC és klóralkáli termék gyártója termelési kapacitásait az elmúlt évtizedben folyamatosan bővítette. Ez idő alatt a termelés növekedésével együtt járó többlet szennyvizek kezelésének megoldásánál fontos szempont volt olyan technológiák megvalósítása, mellyel jelentős mértékben csökkenthető a szennyvíztisztítási iszap mennyisége. Változtatásokat hajtottunk végre a hagyományos eleveniszapos tisztításon. A magas szerves anyag tartalmú szennyvizek kezelésére UASB, a magas nitrogén koncentrációval érkező szennyvizek tisztítására SBR reaktorokat építettünk. Folytattuk a szennyvíziszap víztelenítésének korszerűsítésével és egy iszapszárító berendezés üzembe helyezésével. Az előadás bemutatja az elmúlt 15 évben végrehajtott technológiai módosítások üzemelési tapasztalatait, ezek hatását a szennyvíztisztítás energiaigényére, s a keletkező szennyvíziszap mennyiségére és minőségére. Vegyipari üzemek esetében a keletkező iszap mennyiségének a minimalizálása elsődleges szempont, hiszen az iszap minősítése miatt annak a további elhelyezése, hasznosítása igen nagy költséget róhat a szennyvíz termelőjére. Ezért is került kiépítésre speciális iszapszárítás, melynek a viszonylag nagy fajlagos költsége is megtérül az előbb említett költségek csökkentése révén. 66

70 67

71 68

72 69

73 70

74 Cementipari hasznosítás egy gazdaságos alternatíva a szennyvíziszap hasznosítására Bocskay Balázs Duna-Dráva Cement Kft. Bevezetés A szennyvíz tisztítás költségeit elemző tanulmányok rámutattak arra, hogy a szennyvíztisztítás költségeivel összemérhető a szennyvíziszap elhelyezésre fordított összeg. 1 Az iszap elhelyezés hazánkban hagyományosan elterjedt módjai, a deponálás, vagy a szántóföldi kihelyezés költségei jelentősen emelkedtek. A környezetvédelmi előírásokat ki nem elégítő lerakók bezárása után, mind a lerakók által a szennyvíz befogadásáért kért díj, mind a szállítási költség jelentősen emelkedett. Hasonlóképpen növekedés várható a mezőgazdasági hasznosítás költségében is, mivel a szántóföldi kihelyezésre alkalmas területek is egyre messzebb fognak elhelyezkedni az iszap származási helyétől. A korábban felsorolt elhelyezési módok kiegészítéseként jöhet szóba a cementipari hasznosítás, ahol az iszapok szervetlen összetevői anyagában, szerves anyag tartalma energetikailag hasznosul. Cementgyártási technológia bemutatása A cement egy hidraulikus kötőanyag, amelynek a víz alatti megszilárdulását a benne található klinkerásványok teszik lehetővé. A klinker ásványok kalcium-szilikátok (Alit C3S, Belit: C2S), kalcium-aluminátok (C3A) valamint kalcium-aluminiát-ferritek (C4AF), amik vízzel reagálva egy szilárd struktúrát hoznak létre, ami képes a képes a betonban lévő adalék anyag szemcséket összekötni. A cementgyártás során a kalcium- szilícium- alumínium- és vas-oxid tartalmú anyagokból álló nyersanyagkeveréket 1450 C-ra kell hevíteni, hogy a nyersanyagokból kialakuljanak a klinkerásványok. (1. ábra) 1 Bányai Zsuzsanna - Pitás Viktória - Reich Károly - Kárpáti Árpád, Pannon Egyetem, Környezetmérnöki Intézet: Víz szennyvíz mint energiaigény és megújuló energiaforrás 71

75 1. ábra: A klinkerásványok kialakulása A folyamat első része a mészkő kalcinálása, vagyis a CaCO 3 dekarbonizálása. Ez a folyamat a klinkerégetés legtöbb energiát igénylő folyamata. Mivel ez a reakció viszonylag alacsony hőmérsékleten C-on- zajlik le, ahol a hőátadás még konvekcióval a leghatékonyabb, így a modern klinkerégető rendszerekben egy külön reakcióteret alakítottak ki a folyamat számára, az úgynevezett kalcinátort. A klinkerégetés során felhasznált hő felét a kalcinátorba viszik be, ahol a tüzelőanyag 1000 C hőmérsékleten ég el. A klinkerégetés második részfolyamata zsugorítás, amely során az oxidjaikra bomlott nyersanyagok között megjelenik az olvadék fázis és kialakulnak a klinkerásványok. Ehhez a nyersanyagokat 1450 C-ra kell felhevíteni. Ezen a hőmérsékleten a hőátadás már sugárzással megy végbe a leghatékonyabban, amihez egy forgókemence biztosít optimális körülményeket, aminek a lángterében 2000 C-os hőmérsékleten ég el a tüzelőanyag. A folyamat olyan magas hőméréskelten zajlik le, hogy azon minden szerves anyag tökéletesen elég, így a klinkerégetéshez gyakorlatilag bármilyen tüzelőanyag keverék alkalmas, aminek a fűtőértéke főégő esetén meghaladja a 18 GJ/t, kalcinátor esetén a 16 GJ/t értéket. A hulladékok égetéséről szóló 3/2002 KöM rendelet a füstgáz számára 850 C hőmérsékleten 2 s tartózkodási időt ír elő, így a klinkerégetés során a tüzelőanyagok elégetéséhez rendelkezésre álló körülmények kielégítik a hulladékégetés követelményeit. Ez teszi lehetővé a fosszilis tüzelőanyagok hulladék alapú helyettesítő tüzelő anyagokkal való kiváltását, valamint olyan magas szerves anyag tartalmú alapanyagok hasznosítását, mint a szennyvíziszap. 72

76 A szennyvíziszap hasznosítását azonban hiba volna egyszerűen égetésnek tekinteni. A szennyvíziszap szárazanyag tartalmának mintegy 50% éghetetlen hamu. A hamut olyan oxidok alkotják, amik a klinkergyártásnak is alapanyagai. Az iszap szervetlen komponensei a kemence atmoszférájában elkeverednek a nyersanyagokból származó oxidokkal és azokkal együtt alkotják a klinkerásványokat. A hulladékok, így a szennyvíziszap cementipari hasznosítása során nem alakul ki további ártalmatlanítást igénylő maradék, csupán értékes klinker. Ezért is sorolandó a szennyvíziszap hasznosítás a termikus hasznosítás helyett az anyagában hasznosítás közé. A szennyvíziszap jellemzőinek összefoglalása A szennyvíztisztítás során a szennyvíz szerves anyag tartalmát mikroorganizmusok használják fel saját biomasszájuk felépítésére. Az így szilárd fázisba került szerves anyag szűréssel, ülepítéssel kerül elválasztásra. A nyers iszapot leggyakrabban anaerob rothasztással stabilizálják. A nyers iszap kb. 5% szárazanyag tartalmú, a stabilizált iszap nedvesség tartalma 10%. Az iszap víztelenítése után az iszap nedvességtartalma 30-40% alkalmazott technológiától függően. Az iszap nedvességtartalmát szárítással lehet tovább csökkenteni a végső elhelyezés módjától függően. A szárított iszap szárazanyag tartalma 90%-fölé emelhető, miközben a fűtőérték meghaladhatja a 11 GJ/t értéket. 2 A szennyvíziszap tömegszázalék szerves anyagot és 55-60% ásványi anyagot tartalmaz, amelyek összetétele a tisztításra kerülő szennyvíz összetételétől függően tartalmaz fémeket, fém vegyületeket, szénhidrogéneket és szerves szennyezőket. Szennyvíziszap nagy mennyiségben keletkezik mind ipari, mind kommunális szennyvíztisztítókban Homok, homokkő Trassz 80 CaO Márga Klinker Agyag Kohósalak Barnaszén 60 Kősz szén Szennyvíz iszap Pernye SiO Mészk szkő Piritpörk rk Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 2. ábra: Cementipar alapanyagainak és a tüzelőanyagok hamujának oxidos összetétele 2 Dirk Lechtenberg: Dried sewage sludge used as an alternative fuel, Global Cement Magazine june 73

77 A kommunális tisztítókban keletkező iszapok szárazanyag tartalma főként szilícium és alumínium oxidot tartalmaz, így elsősorban agyagásványok helyettesítésére képes a cementgyártás során. (2. ábra) Az ipari tisztítókban alkalmazott technológia optimalizálható úgy, hogy kizárólag a cementiparban alkalmazható oxidok kerüljenek felhasználásra. Szennyvíziszap hasznosítás a cementiparban Több szakértő szerint a szennyvíziszap klinkerégetés során történő hasznosítása a legfenntarthatóbb megoldás. A kemencében kialakuló magas hőmérséklet következtében a szennyvíziszap szerves komponensei teljesen megsemmisülnek, elégnek. A hamu tartalom klinkerré alakul, így nem keletkezik lerakásra kerülő melléktermék. A szárított iszap hasznosítása a Nyugat-európai cementiparban bevett gyakorlat. A svájci cementipar 2006-ban t szárított iszapot használt, míg Németországban t víztelenített és t szárított iszap került hasznosításra. 3 A cementgyári hasznosítás során az iszap a nedvesség tartalmától függően több helyen kerülhet hasznosításra. A szárított iszap, mind a 2000 C lánghőmérsékletű főégőn, mind a C hőmérsékletű kalcinátorban hasznosítható. A szárított iszap esetén az iszap elégésekor felszabaduló hő részt vesz a klinker képződési folyamat hőigényének kielégítésében, így fosszilis tüzelőanyagot kiváltva hasznosul. A víztelenített iszap hőtartalma csupán a benne lévő víz elpárologtatásához szükséges hőigényt fedezi, így csak az alacsonyabb hőmérsékletű kalcinátorban hasznosítható, helyettesítő alapanyagként. A szennyvíziszap hamuja fő alkotóként ugyan azokat az oxidokat tartalmazza, mint a cementgyártás nyersanyagai. A cementgyári hasznosítás során a szennyvíziszapból származó és a természetes nyersanyagokból származó oxidok összekeverednek és reakcióba lépnek egymással. A kemencéből távozó klinkerben, ezek az oxidok, már mint klinkerásványok vannak jelen, amelyekben egymástól el nem különíthető, hogy mely komponensek származtak a természetes alapanyagokból és melyek a szennyvíziszapból. Ez teszi lehetővé, hogy a cementgyártási technológia maradék nélkül hasznosítsa a szennyvíziszapot. A kommunális iszapok összetétele ipari méretekben is lehetővé teszi a cementipari hasznosítást, egy átlagos összetételű szennyvíziszap esetén a klinkerégető kemence hőbevitelének 10%-a helyettesíthető szárított szennyvíziszappal a klinker minőség változása nélkül. Ez a DDC kemencéi esetén 4 t/h hasznosítást jelent, ami éves szinten tonna szárított iszap hasznosítási kapacitást jelent. Víztelenített iszap esetén 8 t/h felhasználás is elképzelhető, ami gyáranként t víztelenített iszap felhasználást jelent. Az ipari források megítélése a szennyvíztisztítási technológiától függ. Amennyiben a technológia tervezése során figyelembe veszik a cementgyártás igényeit, akkor csupán a cementgyár engedélye szab korlátot a hasznosításnak, míg más technológiák esetén a cementipari hasznosítást korlátozó komponensek akár olyan mennyiségben is jelen lehetnek (pl klór >1%, higany > 5 ppm), hogy a cementipari hasznosítás nem valósítható meg. A hasznosítás hulladékmentességén és a hosszú távú együttműködés lehetőségén kívül a cementipari hasznosítás még egy nagy környezetvédelmi előnnyel is bír az egyéb iszap elhelyezési technikákkal szemben: az üvegházhatású gáz képződés szempontjából kedvezőbb bármely más megoldásnál. A cementipari hasznosítás során a szennyvíziszap CO2-dá ég el, míg a szennyvíziszap monoégetőknél a CO2 mellett jelentős N2O kibocsátással is számolni, 3 Dirk Lechtenberg: Dried sewage sludge used as an alternative fuel, Global Cement Magazine june 74

78 míg a mezőgazdasági alkalmazások esetén a szerves anyagból származó metán járul hozzá a légkörbe kerülő üvegházhatású gázok mennyiségéhez. A német Intézet az Energia- és Környezetkutatásért elkészítette a szennyvíziszap kezelés környezeti mérlegét. Ez a tanulmány kimutatta, hogy a cementipari hasznosítás a legkedvezőbb változat az üvegházhatású gázok kibocsájtása szempontjából. 4 A jelentés azt is megemlítette, hogy a cementiparnak meg kell oldania a higany emisszió kérdését, hogy egyértelműen preferált megoldás lehessen. A higany leválasztásra megoldást jelent a magyar cementipar által is alkalmazott aktívszén befúvásos technológia, ami a füstgázba kevert aktív szén segítségével köti meg a higanyt. 3. ábra: a szennyvíziszap kezelés környezeti mérlege A Zürichi Műszaki Egyetem és a Holcim által közösen publikált egy összehasonlítást a lerakás okozta üvegházhatású gáz kibocsátás CO 2 -ben kifejezett mértékéről lerakás és együttalkalmazás esetére. A lerakás nettó hatása 1830 kg CO 2 egyenértékű többlet terhelést jelent a környezetre egy tonna száraz iszap esetén. Ezzel szemben a cementipari hasznosítás csupán 510 kg CO 2 egyenértéket szabadít fel egy tonna szárított iszap esetén, még abban az esetben is, ha a szárítás földgázzal történt is. A cementgyárak emisszióit a 3/2002 Köm. rendelet határozza meg. Ennek megfelelően folymatatos mérés határozza meg a legfontosabb légszennyező komponensek koncentrációját, mint a nitrogén-oxidok, vagy a por, a HCL és a HF, míg az alacsony koncentrációjú vegyületeket, mint a dioxinok, furánok akkreditált labor mérései ellenőrzik. Mivel a technológiában az égés tökéletesen lezajlik, és a füstgázzal együtt áramló mészkő és égetett mész megköti a savas komponenseket (halogének, SO 2 ), a cementipar számára még a dioxinok esetleges újraképződése sem jellemző, részben a reakciópartnerek hiánya, részben a füstgáz gyors hűlése miatt. 4 IFEU, Symposium Klärschlammentsorgung Aachen,