Eleveniszapos szennyvíztisztítás és tervezése

A technológia kialakulása, történeti fejlődése

Egy iszapkörös eljárások

Az élővizek oxigénellátását és öntisztulását intenzifikáló, levegőztetéssel történő szennyvíztisztítás 1910 körül kezdődött Angliában (von der Emde, 1964). Ardern és Lockett (1914) Manchasterben is ilyen tisztítást végzett, de a levegőztetést bizonyos idő elteltével leállították, majd hagyták ülepedni a rendszert. A tiszta részt dekantálták, majd friss szennyvízzel töltötték fel a levegőztető teret, s ismételték a műveleteket újra és újra. Hat órás levegőztetési ciklusokat tartva, megfelelő iszapkoncentráció kialakulása után teljes nitrifikációt értek el. A leülepedett iszapot „eleven iszapnak” nevezték. Az első gyakorlati berendezés ennek megfelelően egy olyan betáplálási és tisztított víz elvételi ciklusokkal működő eleveniszapos rendszer volt, melyet napjainkban szakaszos betáplálású rendszernek (Sequencing Batch System – SBR) neveznek. Mivel abban az időben a vezérlés, fejletlensége miatt csakis manuálisan működtetés volt lehetséges, nagyon sok üzemeltetési gondjuk volt. Ezért döntöttek akkor a levegőztető folyamatos betáplálása mellett, s alakították ki a napjainkban a hagyományosnak tekinthető eleveniszapos szennyvíztisztítási megoldást.

Az eleveniszapos rendszer négy alapvető jellemzővel rendelkezik:

  1. Megfelelő oxigénbevitellel rendelkező eleveniszapos medencét tartalmaz, melyben a biomassza keverését a levegőbevitel és a folyadék betáplálása biztosítja,
  2. Utóülepítővel rendelkezik, melyben a biomassza kiülepedik a kezelt szennyvízből (esetleg más megoldással kerül szeparálásra),
  3. Utóülepítő fenékteréből az iszapot recirkuláltatják a levegőztető medencébe (többnyire folyamatos áramban),
  4. a keletkező iszap megfelelő hányadát (fölösiszap) rendszeresen eltávolítják a rendszerből, biztosítva a levegőztető medence megfelelő iszapkoncentrációjának a fenntartását.

Ha a fenti elemek folyamatok bármelyike meghibásodik, a teljes folyamat üzemképtelenné válik. Előülepítés nem szükségszerű az eleveniszapos tisztításnál. Az előülepítőket rendszerint gazdasági megfontolásból építették, vagy építik ki a technológiában.

A kezdeti időszakban az eleveniszapos medencéket finombuborékos levegőztetéssel látták el. A kerámia diffúzorok gyakori eltömődése miatt kerültek ebben az időszakban kifejlesztésre és széleskörű elterjedésre a felületi levegőztetők. Bolton 1921-ben használt először függőleges tengelyű felületi levegőztetőt. 1965-től kezdődően ez a levegőztető típus világszerte széles körben elterjedt kis és nagy telepeken egyaránt. Hollandiában 1925-ben Kessener készítette az első vízszintes tengelyű keverőlapátos levegőztetőt (Kessener kefe), melyet körcsatornás, finombuborékos levegőztetővel ellátott rendszerbe telepítettek (von der Emde, 1964). Az ilyen típusú felszíni levegőztetőket ugyancsak a ’60-as években kerültek nagy számban beépítésre a nagyterhelésű eleveniszapos tisztítóknál az oxigénellátás növelésére. Pasveer (1958) a Kessener-kefét a levegőztetés, valamint a folyadék keverésének az egyidejű biztosítására építette be egy oxidációs árokba. 1965-től kezdődően azután mintegy egy méter átmérőjű, vízszintes mamutrotorok beépítésére is sor került a zárt cirkulációjú oxidációs árkokba, medencékbe. Más levegőztetési lehetőség nyílott meg a függőleges tengelyű levegőztetők beépítésével és a folyadék propellerekkel történő kényszer-konvekciójának biztosításával (Zeper és De Man, 1970). Mindkét említett rendszert jelenleg is alkalmazzák kis és nagy szennyvíztisztítóknál egyaránt.

A membrán levegőztetők 1970 körüli ugrásszerű fejlődése után ez a megoldás vált ismét népszerűvé. Megfelelő, ha a levegőztetéssel kellő turbulencia biztosítható az iszaprészek kiülepedésének megakadályozására. Hogy az energiaigényt a levegőztetésnél minimalizálja, Imhoff már 1924-ben kis terhelésű eleveniszapos rendszereinél vízszintes tengelyű keverőt építtetett be a levegőztető medencébe a finombuborékos levegőztetésnél. Miután Pasveer és Sweeris (1962) megállapította, hogy vízszintes folyadékáramba történő levegőbevitel esetén az oxigénátadás javítható, Danjes olyan megoldást épített ki, melynél a diffúzorok egy mozgó hídra voltak rögzítve (Scherb, 1965). Válaszképpen erre a megoldásra 1970 körül a Menzel-cég kis sebességű propellereket épített be egy finombuborékos diffúzorokkal levegőztető körmedencébe. Napjainkban a hengeres medencekialakítás vagy körbezárt csatornarendszer esetén a membrán-diffúzotok alkalmazása a keverőkkel történő vízszintes irányú folyadékmozgatás kombinálásával népszerű, különösen a hatásosabb ciklikus levegőztetés révén jobb hatásfokú denitrifikációra (nitrogéneltávolítás) tervezett rendszereknél.

Az ipari szennyvizek tartalmazhatnak olyan anyagokat is, melyek a kerámia vagy gumimembrán diffúzorokon kiválnak, kikristályosodnak. Tartalmazhatnak ezek a szennyvizek a membránok felületét eltömítő zsírokat, vagy olyan anyagokat, melyek a membrán anyagát is tönkretehetik. A felületi vagy durvabuborékos levegőztetés sztatikus keverőkkel ezért jobb megoldás is lehet az ilyen szennyvizek tisztításánál. Mélyebb levegőztetőmedencéknél a centrifugál szivattyús, vagy turbinás levegőztetés igen kedvező. Ez a durva buborékos levegőztetés és imtenzív nyíróhatás olyan kombinációja, amely a nagy buborékokat apró méretű buborékokká aprítja. A vízsugárszivattyú elven működő levegőztetés hasonlóan elterjedt, különösen az Egyesült Államokban. Ennél is igen finom buborékok keletkeznek a fellépő nagy nyíró hatás eredményeként.

A levegőztető medencéket kezdetben négyszögletes alaprajzzal és a fenéken egyenletes levegőztető elem elosztással építették ki. A szennyvíz és a recirkuláltatott iszap a medence egyik végén került bevezetésre, majd a szemben lévő végén távozott. A belépő ponton a nagy oxigénfelvételi sebesség következtében az oldott oxigén koncentrációja minimálisra csökkent, csaknem nulla lett. Ezt elkerülendő, a belépési pont körül a levegőztető elemeket nagyobb sűrűséggel helyezték el, mint a medence további részében. Az ilyen levegőztetést lépcsőzetes levegőztetésnek nevezték el. A lépcsőzetes betáplálás ugyanakkor az érkező szennyvíz medencehossz mentén, több ponton történő betáplálását jelenti, amikor is a levegőztető elemek elosztása egyenletes maradhatott a medencefenéken.

A teljes cikk letölthető az alábbi linken: Eleveniszapos szennyvíztisztítás és tervezése