CELLULÓZTARTALMÚ HULLADÉKOK ÉS SZENNYVÍZISZAP KÖZÖS ROTHASZTÁSA

Átírás

1 CELLULÓZTARTALMÚ HULLADÉKOK ÉS SZENNYVÍZISZAP KÖZÖS ROTHASZTÁSA Fővárosi Csatornázási Művek Zrt. Szalay Gergely technológus mérnök

2 Észak-pesti Szennyvíztisztító Telep Kapacitás: m 3 /nap Vízgyűjtő terület: 190 km 2 Ellátott lakosság:

3 Mezofil rothasztók Üzemi hőmérséklet: 37 C Reaktor térfogat: m 3 Hidraulikai tartózkodási idő: 20 d Kapacitás: 72 t iszap száraz anyag / nap Terv. szerves anyag terhelés: 2.2 kg szerves száraz anyag/m 3 nap

4 KO-SZUBSZTRÁT ROTHASZTÁS Hő & Villamos energia Biogáz Saját szennyvíziszap Kogenerációs kiserőművek (Gázmotorok) Beszállított szerves hulladék Mezofil anaerob fermentáció Kirothasztott iszap víztelenítés

5 KO-SZUBSZTRÁT ROTHASZTÁS Ko-szubsztrát rothasztás vagy együtt rothasztás során szabad kapacitással rendelkező szennyvíztelepi rothasztókba energiában gazdag szerves hulladékokat fogadunk. Alap szubsztrát és ko-szubsztrát együttes rothasztása történik, amely magasabb biogáztermelési hozamot eredményez a jobb mikro- és makroelem ellátottság következtében. Alap szubsztrát a rothasztó fő beviteli anyaga szennyvíziszap (mezőgazdasári rothasztó: hígtrágya) biztosítja az alapvető tápanyagokat (N, P) és mikroelemeket (Ca, Fe, Mg, Mn, Co, ) Ko-szubsztrát különféle szerves hulladék anyagok: - könnyen biodegradálható fehérjék, zsírok, olajok, ecetsav, metanol, anaerob fermentáció köztes termékei - nehezen biodegradálható cellulóz, hemicellulóz, lignin gyakori előkezelési igény a szivattyúzhatóság érdekében konzisztencia: folyékony, félfolyékony, szilárd, szilárd részekkel kevert, tisztaság: inert anyag tartalom (csomagolás, fémtartalom sörösdoboz,...)

6 ROTHASZTÓK ÜZEMÉNEK ELLENŐRZÉSE Technológiai paraméterek Klasszikus paraméterek Biogáz összetétel Enzimaktivitás mérések Hidraulikus tartózkodási idő ( nap ) Szerves anyag terhelés (Kg szerves szárazanyag/m 3 nap) Szerves anyag lebontás (%) ph Összes illósav (mint mg/l CH 3 COOH ) Lúgosság (mint mg CaCO 3 / l) Összes illósav és lúgosság arány száma Illó savak összetétele (Ecetsav, Propionsav, Kapronsav stb. ) Metán (v % ) Szén-dioxid (v % ) Hidrogén (v % ) Oxigén (v % ) Nitrogén (v % ) Kén-hidrogén ( ppm ) Sziloxánok (ppm) Dehidrogenáz Celluláz Proteáz Lipáz

7 ÜZEMELLENŐRZÉS AZ ÉSZAK-PESTI SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEPEN Enzimaktivitás mérések Enzimaktivitás méréssel a rothasztóban lejátszódó hidrolízis folyamata jellemezhető. Az Észak-pesti szennyvíztisztító telepen az üzemellenőrzéshez a dehidrogenáz és a celluláz enzimaktivitás méréseket alkalmazzuk. Dehidrogenáz enzim aktivitás: - összaktivitást jellemző paraméter Celluláz enzim aktivitás: - a cellulóz hidrolízisét, bontási aktivitását jellemző paraméter Proteáz enzim aktivitás: - a proteinek, fehérjék hidrolízisét jellemző paraméter Lipáz enzim aktivitás: - a zsírok hidrolízisét jellemző paraméter

8 ÜZEMELLENŐRZÉS AZ ÉSZAK-PESTI SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEPEN Dehidrogenáz ezimaktivitás meghatározása -összaktivitást jellemző paraméter, jól jellemzi a mikroorganizmusok által végzett lebontó folyamatok intenzitását. -a dehidrogenázokat TTC segítségével, színreakcióval mutathatjuk ki: A dehidrogenázok a hidrogén átvitelét katalizálják a redukált hidrogén donorról az oxidált állapotú hidrogén akceptor szubsztrátra. A dehidrogenáz aktivitás azon alapszik, hogy az alkalmazott mesterséges hidrogén akceptor, a 2,3,5,-trifenil-tetrazólium klorid (TTC), az enzim által katalizált folyamat eredményeképpen vörös színű, vízben oldhatatlan trifenil-formazánná (TPF) redukálódik, melynek mennyisége a színreakció után spektrofotometriásan mérhető. A formazán vörös színének intenzitását 485 nm-en etanollal szemben mérjük. A rózsaszínű formazán ily módon jelzi a sejtszuszpenziók, tenyészetek, mikrobaközösségek stb. életképességét. Tehát a piros szín megjelenése mikrobiális tevékenységre utal. Toxikus anyagok jelenlétében a dehidrogenáz enzimaktivitás gátolt, ezért a TTC redukciója nem történik meg, vagyis piros szín nem jelenik meg.

9 ÜZEMELLENŐRZÉS AZ ÉSZAK-PESTI SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEPEN Celluláz enzimaktivitás meghatározása - a cellulóz hidrolízisét, bontási aktivitását jellemző paraméter. A celluláz enzim katalizálja a cellobióz β-glükozid, vagy a karboximetilcellulóz (CMC) hasonló kötéseinek hasítását. A rothasztóban a celluláz enzimek a cellulóz-származékok bontását végzik. A cellobiáz enzimaktivitása a cellulózszármazékok lebontása során keletkező glükóz képződési sebességgel arányos, amelyet 3,5,-dinitro-szalicilsavval tudunk meghatározni. Mint minden biológiai vizsgálatnál itt is fontos a vizsgált rendszer ph-értéke. Az enzimek, illetve a biológiai rendszerek megfelelő működéséhez, így hiteles vizsgálatához is szükséges a ph-érték 6,5-8,5 tartományban tartása.

10 Metánképződés Acetogenezis Ecetsavképződés Savképződés Hidrolizis SZERVES ANYAG LEBONTÁS AZ ANAEROB RENDSZEREKBEN KOMPLEX SZERVES ANYAG Fehérjék Szénhidrátok Lipidek Aminosavak, Cukrok Zsírsavak, Alkoholok KÖZTES TERMÉKEK (C>2; propionát, butirát stb) Ecetsav Hidrogén, széndioxid Metán Széndioxid Forrás: Iowa State University BioE 202 Anaerobic Treatment s

11 2014-ben beszállított hulladékok Teljes mennyiség: t Víztelenített szennyvíziszap 20-30% száraz a % szerves száraz a. Élelmiszeripari folyékony hulladék KOI: mg/l csatornatisztításból származó Csatornaiszap Élelmiszeripari növényi maradvány 30-40% száraz a % szerves száraz a. Állati hulladék (ATEV) 15-20% száraz a % szerves száraz a. Anaerob rothasztók Anaerob rothasztók Anaerob rothasztók Anaerob rothasztók Csatornaiszap-fogadó állomás

12 BESZÁLLÍTOTT HULLADÉKOK ELŐKEZELÉSE Víztelenített iszap fogadó állomás Víztelenített iszap kezelés Szilárd hulladékok Folyékony hulladék fogadó állomás Folyékony hulladékok Tároló tartály Dezintegrátor / mancser Aprítandó folyékony hull. Állati hulladékok Állati hulladék fogadó állomás Anaerob rothasztók Áram Hő

13 VÍZTELENÍTETT ISZAP FOGADÓ ÁLLOMÁS

14 ÉSZAK-PESTI SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEP FOLYAMATÁBRA VÍZTELENÍTETT ISZAP FOGADÓ Víztelenített iszap Szilárd hulladék R Fogadó bunker Szállító csigák Iszap szivattyú Anaerob rothasztók Hőcserélő Iszap tartály Aprító Hígítás saját kevert iszappal

15 Cellulóz tartalmú élelmiszeripari hulladékok Gyümölcstörköly - Rauch Növényi maradvány - Zwack

16 Cellulóz tartalmú élelmiszeripari hulladékok Rauch gyümölcstörköly kísérleti rothasztása laboratóriumi kisrothasztókban Fajlagos gázkihozatal ( l/kg száraz anyag) Nemes bodza Piros ribizli Vad bodza Kontroll 1l oltóanyag + 2l rothasztott iszap Nemes bodza 1l oltóanyag + 2l rothasztott iszap + 270g nemes bodza Piros ribizli 1l oltóanyag + 2l rothasztott iszap + 320g piros ribizli Vad bodza 1l oltóanyag + 2l rothasztott iszap + 290g vad bodza hőm.: 37 ºC, ph: 7,6

17 Beszállított mennyiség [t] Cellulóz tartalmú élelmiszeripari hulladékok Gyümölcstörköly - Rauch Növényi maradvány - Zwack Rauch Zwack Total

18 mg TPF/g iszap száraz anyag Enzimaktivitás diagram 2014 Észak-pesti Szennyvíztisztító Telep Dehidrogenáz enzimaktivitás 0,5 Reactor 1 Reactor 2 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0

19 Enzimaktivitás diagram 2014 Észak-pesti Szennyvíztisztító Telep Celluláz enzimaktivitás mg glükóz /g iszap száraz anyag Reactor 1 Reactor 2 2 0

20 Enzimaktivitás diagram 2014 Észak-pesti Szennyvíztisztító Telep Celluláz enzimaktivitás 10 mg glükóz /g iszap száraz anyag Rauch Zwack Total Reactor 1 Reactor 2 2 0

21 Köszönöm a figyelmet! Szalay Gergely technológus mérnök szalayg@fcsm.hu