Az eleveniszapos szennyvíztisztítás részműveletei, méretezésük és kiépítésük - 3. oldal
A tisztított víz elvételének a részletei a torlófal, bukók és a gyűjtőcsatorna kialakítását érintik. Az esetleges iszapfelúszás és lebegőanyag kihordás miatt ezek megfelelő méretezése elengedhetetlen. A utóülepítő felületén kialakuló iszapréteget vissza kell juttatni az eleveniszapos medencékbe, ami megfelelő gyűjtő, esetleg szállítórendszert is igényelhet. A felúszó iszapot lefölöző alkalmatosságok az előző részegységei.
Az esetek többségében elengedhetetlen műveleti igény az utóülepítőből elfolyó, tisztított víz fertőtlenítése is, amely azonban egy viszonylag egyszerű, mintegy fél órás hidraulikus tartózkodási időt biztosító medencében a szükséges vegyszer adagolásával akár statikus keveréssel (statikus mixer, labirintus) is kivitelezhető.
Az eleveniszapos rendszerből folyamatosan, vagy ciklikusan elvételre kerülő fölösiszap (iszapkoncentráció, s azzal az iszapkor megkívánt értéken tartása) az előülepítés elhagyása esetén (nem keletkezik primer iszap) többnyire kellően stabilizált biomassza. Ellenkező esetben a primer és szekunder iszapok keverékét további levegőztetéssel (oxikus stabilizáció) célszerű a kis telepeken utókezelni. Anaerob iszaprothasztóval rendelkező nagyobb telepeknél az iszapok stabilizációja abban történik. Ezeket a műveleteket megelőzően azonban az ilyen iszapokat 4-6 % szárazanyag tartalomra kell sűríteni gravitációs, vagy gépi elővíztelenítéssel. Mindkét esetben a keletkező iszapvizet a rendszer elejére, vagy közvetlenül az első biológiai medencébe célszerű visszavezetni. Ezt a telep elején levő átemelő medencéből biztosíthatják
Nem foglalkoznak különösebben a szennyvíztisztítás tervezését részletező anyagok a folyadékmozgatás berendezéseivel sem, hiszen beépítésük a piaci ajánlat függvénye. Egyszerűen megadják a szükséges szállítókapacitást (Qbe, Ri, Rb). Mindegyik áram lehet vezérelt, vagy szabályozott is. Nagyságát illetően az első a szennyvízhozamtól, második a szennyvíziszap ülepedési jellemzőitől, harmadik pedig a szennyvíz koncentrációjától, összetételétől és a befogadó ammónium és nitrát határértékeitől függ. A mennyiségeknek, valamint az emelőmagasságoknak az ismeretében kiválaszthatók és beépíthetők a szükséges folyadék és iszapszivattyúk. Ezek különböző típusainak a garantált használati ideje, üzembiztonsága, garanciális szervizelése is nagyon eltérő, így a szivattyúk kiválasztása a fúvókéhoz (levegőbevitel) hasonlóan csakis megfelelő szakmai tapasztalat alapján történhet, s talán ezért is nem képezheti az általános ismeretek tárgyát. Az üzemeltetőnek ugyanakkor pontosan ezekkel a gyakoribb meghibásodásra hajlamos gépészeti berendezésekkel gyűlik meg nap, mint nap a baja (javítások, cserék, karbantartások és felújítások, illetőleg kisebb technológiai módosítások esetén).
Az eleveniszapos szennyvíztisztítók különös, de újabban ismét egyre jobban kedvelt típusát jelentik a szakaszos betáplálású, ciklikus üzemű rendszerek. Ezeknél az utóülepítés is magában a biológiai reaktor terében történik. Az ülepítés idején a rendszernek háborítatlannak kell lennie. Számos megoldásnál ugyanakkor ebben az időszakban az iszapréteg alá, egyenletes, lassú elosztásban friss szennyvizet vezetnek be a biológiai többletfoszfor eltávolítás fokozására. Az ülepítést rövid tiszta víz eltávolítási, vagy dekantálási szakasz követi. Ekkor célszerű a fölösiszap elvétele is, amikor arra szükség van. Ezt követően kezdődik a medenceterek gyors, ismételt feltöltése a tisztítandó szennyvízzel, megfelelő kezelési program szerint, az anoxikus / anaerob / aerob szakaszok célirányos váltogatásával (Morgenroth és Wilderer, 2002).
A térben ciklikus eleveniszapos rendszerekkel szemben az időben ciklikus üzemeltetésű telepeknél nem kell az iszap visszaforgatására (Ri) és a belső folyadékmozgatásra (Rb) az iszapos medencébe külön szivattyúkat beépíteni. A folyadék időben programozott átkeverése, amit keverőkkel, vagy éppen keverést végző szivattyúkkal kell megoldani, ugyanakkor elengedhetetlen. Ma már ennél a típusnál is alkalmaznak szelektorteres megoldást, amely az iszapduzzadás visszaszorítását segíti elő, s ugyanakkor a fogadótér elkülönítése révén szeparált anaerob teret, és laminárisabb folyadék bevezetést is biztosít az ülepítési ciklusban a lényegesen nagyobb térfogatú fő egységbe.
A tisztítás során keletkező fölösiszap megfelelő ütemű eltávolítása és feldolgozása mindenféle nem természeti szennyvíztisztító rendszer szükségszerű velejárója. A fölösiszap elvétele vagy a recirkuláltatott iszapból, vagy a levegőztető medence kevert, iszapos folyadékából történik. Az előző víztartalma általában 99 %, az utóbbié 99,5 % körüli. Ilyen híg formájában az iszap gyakorlatilag semmire nem alkalmas, s elhelyezése is lehetetlen. Tovább feldolgozása előtt mindenképpen sűríteni kell, legalább 5-6 % szárazanyag tartalomig, ami egyben térfogatának az 5-6-szoros csökkenését is jelenti. Ebben a formájában már akár közvetlenül kihelyezhető a mezőgazdasági talajokba talajfelszín alá történő injektálással, akár anaerob iszaprothasztással biogáz (hasznosítható energia) előállítására is hasznosítható. Az első esetben a szállítási költség csökkentése miatt szükséges az iszap sűrítése, a második esetben pedig a kialakítandó anaerob rothasztó térfogatának csökkentése teszi azt elengedhetetlenné.
A nyers iszap talajban történő közvetlen hasznosítása csakis injektálással lehetséges. Egyébként fél éves tározás, stabilizálás van előírva a kihelyezést megelőzően. Az ilyen híg (5-8 % szárazanyag tartalmú) iszap kihelyezése a talajba tározással együtt is, csakis injektálással lehetséges. Nagyobb száraz anyag tartalomig azért nem célszerű vízteleníteni a nyers iszapot, mert az részben technológiailag is bonyolultabb, költségesebb, másrészt olyan konzisztenciájú terméket eredményez, amelynek a szivattyúzása már drágább berendezéseket igényel. Az utóbbi iszap trágyaszóróval történő kihelyezése is szinte lehetetlen, mert az iszap rátapad a berendezésre, s annak a megfelelő működését lehetetlenné teszi. Kiszórható konzisztenciájú termék ugyanakkor csak a jól vízteleníthető vegyes (primer és szekunder, vagy anaerob úton rothasztott, stabilizált) iszapok sűrítőzónás dekanteres, vagy táskás szűrőpréses víztelenítésével érhető el. Az ilyen víztelenítés már újra messze költségesebb.
Lehetőség van ugyan a jól víztelenített (15-20 % szárazanyag tartalmú) de nyers szekunder szennyvíziszapok komposztálására is, de az ilyen iszapot termelő kis telepek ritkán vannak berendezkedve, megfelelően gépesítve a komposztálásra. Ezeknél az iszap a hosszabb levegőztetési idő (iszapkor), vagy hosszabb víztelenítés utáni tározás során stabilizálódik, majd azt követően többnyire a termőterületeken hasznosul.
Az anaerob iszaprothasztásnál (nagyobb szennyvíztelepek esetében) a nyers iszap szerves anyagának mintegy 40-45 %-a metánná és széndioxiddá alakítható. A metántermelés energiatermelés. A csökkent mennyiségű szilárd rész jobban vízteleníthető iszap, további feldolgozása így kisebb fajlagos költséget igényel. Az anaerob rothasztóban az elővíztelenített (5-6 % száraz anyag tartalmú) nyers iszap átlagos hidraulikus tartózkodási ideje 25 nap körül kell, legyen. Ez behatárolja az adott iszapmennyiség feldolgozásához építendő rothasztó térfogatát. Az anaerob szennyvíziszap-rothasztás ismeretanyaga azonban csak a szakemberek kisebb részét érdekelheti, mert az nem általánosan használt a szennyvíztisztításban. Fejlettebb országokban is csak a 20 ezer LE feletti kapacitásnál javasolják annak a kiépítését, de hazánkban inkább 50 ezer ez a határérték. Ennek megfelelően csak néhányszor tíz ilyen egység üzemel a hazai gyakorlatban. A nagyobb szennyvíztisztítóink közel felének nincs ilyen iszapkezelő egysége.
Az anaerob iszaprothasztás általában a mezofil hőmérséklet-tartományban (35oC) történik. Ehhez a feldolgozandó iszapot a rothasztóból kikerülő meleg iszappal hőcserélni kell, a hőtartalom optimális hasznosítása érdekében. Többnyire a keletkező biogáz egy részének a nyers iszap felfűtésére történő felhasználására is szükség van. A hőcsere berendezés igényes. A rothasztó kialakítása, kevertetése, s a távozó vízből történő lebegőanyag eltávolítása is további jelentős költségigényt jelent. Ezért is gyakorlat az ilyen rothasztók csakis nagyobb szennyvíztelepeken (20000 LEÉ terhelés fölött) történő kiépítése. A kisebb telepeknél az anaerob helyett aerob iszapstabilizációval célszerű a kedvezőbb iszapminőség biztosítása.
Az aerob és anaerob szennyvíztisztításnak is megvannak a maga termofil változatai (50-55 oC közötti folyamat hőmérséklet), melyek az anaerob iszapstabilizációhoz hasonló eredményt biztosítanak Az oxidáció a nagyobb hőmérsékleten aktív mikroorganizmus fajokkal teljesebb és gyorsabb, így ott is sokkal kisebb iszaphozam lesz az eredménye. Az első azonban csak a biológiailag jól bontható, nagy szerves anyag koncentrációjú (> 4-5 ezer mg KOI/l), elsősorban élelmiszeripari, esetleg gyógyszeripari szennyvizek esetében, a második pedig a szennyvíziszapok komposztálásánál lehet csak gazdaságos. Mindkét esetben ugyanis a szennyező anyag energiatartalmának kell biztosítani a folyamat hőmérsékletének a fenntartását. Az ilyen tisztítás fajlagos költsége egyébként a külső fűtés igénye esetén irreális. Az ilyen eljárások gyakorlati megvalósítása azonban azt bizonyítja, hogy kedvező szennyezőket tartalmazó tömény élelmiszeripari szennyvizeknél a beruházás és üzemeltetés költségei elviselhetők.
Az anaerob iszaprothasztóból kikerülő, mintegy 4 % körüli száraz anyag tartalmú rothasztott iszapot ismételten sűríteni, vízteleníteni kell bármiféle elhelyezése, hasznosítása esetén. Az iszapkihelyezés, hasznosítás egyébként ilyenkor is lehet a sűrítés, elővíztelenítés utáni közvetlen, talajba történő injektálás, a víztelenítés és fél éves tározás utáni talajra terítés, majd közvetlen aláforgatás, valamint a komposztálást követő ugyanilyen megoldású hasznosítás. Közülük az injektálást mindig külső megbízott végzi (speciális géppark igénye). Igaz ez akkor is, ha a tisztítótelep építi meg a híg iszap időszakos tározására (szezonális kihelyezés) szükséges medencéket, iszaptározókat saját, vagy a mezőgazdaság fogadó területén. A komposztálást ezzel szemben a felhasználó az eddigi gyakorlat szerint soha nem vállalta magára, így annak a beruházási és üzemeltetési költségei is a szennyvíztisztítókat terhelik.
A szennyvíziszap komposztálása a szennyvíz tisztításához hasonlóan meglehetősen összetett folyamatsor (Horváthné és társai, 2002). A komposztálás alapvető feladata az iszap és/vagy egyéb szerves anyag biokémiai és termikus stabilizálása. Az első a talajban gyorsan lebomló szerves anyagok mesterséges körülmények közötti lebomlásának meggyorsítását, s így az iszapmaradék gyorsabb biológiai stabilizálását szolgálja. Fő célja, a szerves anyag célirányos átalakításával biológiailag stabil, kis oxigén-felvételű, vízben gyengén oldódó, humifikált termék előállítása. Ez a cél egyébként elérhető lassú, természetes anyagátalakulással is, de annál lényegesen nagyobb sebességű, mesterséges körülmények között történő komposztálással is. Az utóbbi ugyanolyan mesterséges folyamat-intenzifikálás, mint a szennyvizek környezetkímélő eleveniszapos, vagy biofilmes szennyvíztisztítása.