1

Folyamatos s szakaszos tfolys vagy betplls (SBR) eleveniszapos

szennyvztisztt rendszerek sszehasonltsa

Eberhard Morgenroth Peter A. Wilderer

1. Bevezets 2. SBR technolgia jelenlegi helyzete

2. 1. zemeltets 2. 2. Kevers 2. 3. Levegztets 2. 4. Tiszttott vz elvtel 2. 5. On-line ellenrzs, szablyozs az SBR telepeknl 2. 6. Ms, szakaszosan zemeltetett eleveniszapos szennyvztisztt rendszerek

3. Folyamatos betplls s SBR rendszerek sszehasonltsa 3. 1 Tmeg, anyagmrleg 3. 2. Folyamatos s szakaszos betplls rendszerek jelenlegi kiptse

4. SBR telepek tervezse 4. 1. Folyamatos betplls rendszerek analgijval trtn tervezs 4. 2. Anyagmrleg alapjn trtn tervezs 4. 3. Egyes ciklusok optimalizlsa dinamikus szimulcival

5. Jelenlegi zemeltets rtkelse 6. sszefoglal 7. Irodalmi hivatkozsok

Jellsjegyzk

A a csreaktor (PFR) keresztmetszete

CS, CS,in, CS koncentrcik (S-tpanyag, S,in-nyers szennyvz, - eltvoltott tpanyag)

CX iszapkoncentrci CFSTR folyamatos betplls kevert tankreaktor fDN az sszes elektron akceptor ignynek az a hnyada, amely az anoxikus

reakciban jelentkezik

fexr = V/(V0+V) trfogat kicserlds, vagy a ciklus alatt trtn folyadkbevitel hnyad az SBR trfogatra vonatkoztatva

MX sszes iszaptmeg MLSS eleveniszap lebeganyag koncentrcija n a prhuzamos SBR egysgek, vagy reaktorok szma NH4,e, Norg.e, NSL ammnium s szerves nitrogn koncentrci a tiszttott szennyvzben s

az eltvoltott nitrogn koncentrci, amely a flsiszap nitrogn tartalmaknt kerl elvtelre

PFR csreaktor Q folyadkram vagy trfogati sebessg rS,V trfogati konverzis sebessg SBR szakaszos betplls tankreaktor SBBR szakaszos betplls biofilm reaktor

2

SFV, SFX biztonsgi faktor SVI iszap trfogatindex tc,tf,tr,tD,tN,ts,tw,td,ti az egyes ciklusokon belli tartzkodsi idk vagy ciklusidk, ahol az

indexjellsek a kvetkezk: c ciklus, f folyadkbetplls, r a reakcis szakasz, D denitrifikcis (kevert) ciklus, N nitrifikci (levegztetett), s lepts, w flsiszap eltvolts, d tiszta vz elvtele, i pihentets.

TKN sszes Kjelhdal-N koncentrci V trfogat

V0, V, VR a minimlis trfogat a reaktorban, egy ciklusban trtn folyadkcsere, a reaktor sszes trfogata (SBR lsd 1. bra)

VD, VN reaktor trfogatok egy folyamatos betplls eleveniszapos rendszerben a nitrifikci s denitrifikci cljra

x tvolsg a csreaktor hossza mentn YH,net aktulis flsiszap-hozam, amely magban foglalja az iszapelhalst s

az inert lebeg anyagok akkumulcijt is

Q a folyamatos betplls rendszerek recirkulcis rama

anoxikus lgzs korrekcis tnyezje

H hidraulikus tartzkodsi id

X lebeganyag tartzkodsi id

X,effective = X (tc-ts-td)/tc , az iszap hatsos tartzkodsi ideje

X,aerobic = X tN/tc, az iszap aerob tartzkodsi ideje

= x A/Q , tartzkodsi id a csreaktorban (PFR)

1. Bevezets

Szakaszos betplls reaktorok, vagy eleveniszapos szennyvztisztt rendszerek - Sequencing Batch Reaktor (SBR) - melyek szakaszos nyersvz betpllssal s hasonl tiszttott vz elvtellel zemelnek. A folyamatos tfolys rendszerektl eltren a tpanyaglebonts folyamatai, valamint a folyadk s a szilrd anyag elvlasztsa ebben a reaktor tpusban egyetlen medencben jtszdnak le, jl definilhat, folyamatosan ismtld idciklusok alatt. A tiszttand szennyvizet ennek megfelelen szakaszosan kell feladni a szennyvzgyjt rendszerbl a tiszttmedencbe, ahol meghatrozott ideig trtnik annak a valamilyen mdon trtn kezelse. Ezt kveten, az lepts utn a vz egy rszt elengedik a rendszerbl. Ez biztostja a folyamatos zemeltetst s iszapvisszatartst a medencben. A szakaszos betplls szennyvztisztt esetben a medencben lev folyadktrfogat vltozik, szemben a folyamatos betplls rendszerekkel, ahol az lland.

A mltszzad elejn legelszr kiptett eleveniszapos szennyvztiszttk ennek megfelelen alapelvket tekintve SBR jelleggel zemel rendszerek voltak. (Ardern s Lockett, 1914). Ezeket a tiszttkat azonban viszonylag gyorsan tptettk, talaktottk folyamatos betplls egysgekk, a szablyozstechnika akkori fejletlensge, valamint a levegztet rendszer gyors eltmdse eredmnyeknt. A napjainkban mr rendelkezsre ll technikai lehetsgek ugyanakkor a szakaszos betplls szennyvztiszttkat a folyamatos betplls zemekkel versenykpess teszik. Mindegyik rendszer alkalmas hasonl folyamatok kivitelezsre, de az egyik trben, a msik idben ciklizlva. Ennek megfelelen mindegyiknek megvan a maga elnye a msikkal szemben. Hogy egy adott esetben melyiknek az alkalmazsa clszer, csakis nagyon gondos vizsgldssal dnthet el. Ez a fejezet az SBR technolgia jelenlegi helyzett, ismereteit pontostja. sszehasonltja a szakaszos betplls s folyamatos betplls rendszerek mkdst s teljestkpessgt, vgl ismerteti az SBR jelenlegi tervezsi ismereteit.

3

Az eleveniszapos rendszerek kialakulsa a manchesteri laboratriumokban, egy tlt-rt reaktorrendszer kifejlesztsvel kezddtt (Ardern s Loczkett, 1915). Ezekben a reaktorokban a mikroorganizmusokat lebeg, szuszpendlt formban tartottk a tisztts sorn. A tiszttsi folyamatok vgbemenetelt kveten, a lebeg iszaprszeket hagytk kilepteni az ednyek fenekre, mielbb a tiszttott vizet a felsznrl elvezettk volna, visszatartva gy a tiszttst vgz mikroorganizmusokat. Megfigyeltk, hogy a baktriumok ilyenkor jl leped, pehelyszer iszapszerkezetben lnek, szaporodnak. Maga az eleveniszapos nv is innen ered.

Az els zemi mret eleveniszapos szennyvztiszttt Salfordban ptettk (Duckworth, 1914; Melling, 1914), mintegy a manchesteri ksrleti zem mretnvelsvel. Ez az zem egy SBR rendszer volt a jelenlegi rtelmezs szerint. A tiszttand szennyvizet szakaszosan adagoltk a reaktorba, megfelel idszakonknt. A reaktor tartalmt megfelel ideig levegztettk, majd az iszappelyheket hagytk lelepedni, s a fels, tiszta vizes fzisbl vettk el a tiszttott vizet, helyet biztostva gy a kvetkez ciklus folyadkbetpllsnak. J vzminsget tudtak ezzel a rendszerrel elrni az SBR zemmdban, azonban az ilyen ciklikus zemeltets abban az idszakban bonyolultnak bizonyult. Nem voltak megfelel zembiztonsg idkapcsolk, az SBR klnbz ciklusainak vltsra, szablyozsra. Ugyancsak gondot jelentett a diffzorok eltmdse is a levegztetsnl. Az zemet ezrt hamarosan folyamatos betpllsv alaktottk t, szeparlt utleptvel. A mlt szzad 70-es veiben ugyanakkor a szakaszos betplls eleveniszapos szennyvztisztt rendszerek mintegy renesznszukat ltk, miutn Irvine (Irvine s Bush, 1979) felismerte a folyamat szmos kedvez adottsgt. k s munkatrsaik hossz veken keresztl vizsgltk a folyamat szablyozhatsgt s adaptcis lehetsgeit (Irvine s Ketchum, 1989), nagymrtkben hozzjrulva ezzel az SBR technolgia jelenlegi, optimalizlt vltozatnak a kialaktshoz (Irvine s trsai, 1997).

2. A jelenlegi fejleszts, valamint a technolgia kialaktsa

A folyamatos betplls eleveniszapos tiszttkkal szemben az SBR esetben a klnbz folyamatok nem trben, hanem idben kvetik egymst. A lebontsi folyamatok s a szilrd- folyadk sztvlaszts ugyanabban a reaktorban kvetik egymst. Az SBR-nl a klnbz fzisok vltakoznak (tlts - tisztts - lepts - dekantls), s mindegyik egy elzetesen behatrolt idtamtamig tart. Ha nincs megfelel mennyisg tiszttand szennyvz (jszaka az ipari szennyvizek tiszttsakor), az SBR tpus tiszttnl beiktathat egy gynevezett. pihentet vagy szneteltet fzis is. Az SBR mkdsnek klnbz fzisait az 1. bra

mutatja be.

1. bra: Az SBR ciklusai, fzisainak sorrendje.

4

A klnbz fzisok a ciklusok ismtldsvel ismtldnek. Azok sorrendje azonban meg is vltoztathat a tisztts cljnak megfelelen. Az egyes fzisok alkotjk a teljes ciklust, amely azutn a tisztts sorn ismtldik. Mindegyik ciklus alatt a tisztts biolgiai folyamatai dinamikus krlmnyek trtnnek a szennyvztisztt reaktorterben. A teljes rendszer ellenrzse s ciklikus ismtlse vgs soron az ismtld nem egyenslyi llapotok clszer optimalizlsval hossz tvon kedvez hatssal van olyan folyamatokra, mint az enzimaktivits, az akkumulci, a lebontsi termkek, a mikroorganizmusok szelekcija, bizonyos fajtk dominancija a teljes tisztts sorn (Irvine s trsai, 1997). Hasonl optimalizls ugyan a folyamatos betplls eleveniszapos szennyvztiszttkban is biztosthat abban az esetben, ha azok csreaktor jelleg, kaszkd rendszert kpeznek. (2. bra.) Az utbbinl az eleveniszap cirkull a rendszerben a reaktorsoron, illetleg az utleptbl vissza a tiszttsor elejre, ahol szintn rvid idtartam nem egyenslyi llapotoknak van kitve. Az egymst kvet, klnbz krnyezeti felttelek biztostottak a folyamatos betplls rendszerben is, de az SBR-tl eltren nem idben, hanem trben elklntve. Az egyes fzisok tartzkodsi idejt ott a hidraulikus tartzkodsi idk hatroljk

be.

2. bra. Folyamatos betplls kevert tankreaktor CFSTR), valamint a szakaszos betplls tankreaktor (SBR) esetn add koncentrci profilok. A tkletesen kevert tankreaktor-sor (CFSTR) esetn az tlagos hidraulikus tartzkodsi id sszevethet az SBR esetn add hidraulikus tartzkodsi idvel.

Mivel az SBR esetben a betpllsi szakasz, vagy szennyvz feladsi szakasz a teljes ciklusidnek csak egy kis hnyada, rendszerint tbb SBR egysg prhuzamos kapcsolsa szksges a folyamatosan rkez szennyvz tiszttsra. J lehet persze megfelel kiegyenlt trfogat kiptse is a szennyvz feladst megelzen. Ennek megfelelen az SBR rendszerek ltalban prhuzamosan mkd tiszttegysgekbl plnek ki. Az ltalnos kiptsi smt jl mutatja a 3. bra. A rendszer ltalban egy eltisztt rszt is tartalmaz, amely egy szennyvzgyjt vagy felad medence, valamint az ahhoz kapcsold tbb prhuzamos SBR egysget, illetleg a sor vgn egy tiszttott vz kiegyenlt tartlyt, az elfoly vz mennyisg nagy ingadozsnak a csillaptsra.

Az olyan SBR rendszereknl, melyeknl az rkez szennyvz kiegyenltse megtrtnik, az egyes egysgeknl a felads sorn a szennyvz minsge mr sokkal kisebb mrtkben vltozik, s gy kisebb problmt okozhat csak. Az egyes fzisok idtartama lehet elzetesen rgztett, de szablyozhat is az aktulis terhelsnek vagy a tiszttand szennyvz elrsainak megfelelen (vltoz ciklusidk). Kiegyenlt troz medence hinyban a feladsnl a prhuzamos SBR egysgek szma meghatrozza a teljes felads vagy tlts idejt az egyes reaktoroknl. (Kt SBR medence esetben a feladsi idtartam a teljes ciklusid 50 %-a). A tiszttott elfoly vizek kiegyenlt medencje az rkez szennyvz koncentrci-

5

ingadozsnak az elsimtsra szolgl. Annak hatsa nagy SBR egysgek vagy rendszerek esetn igen jelents vagy problms lehet, klnsen a kis befogad vzfolysok esetben.

3. bra. Az SBR zem kiptsnek smja.

2.1. zemeltets

Az SBR szennyvztisztt zemeltetst a mindenkori tisztts ignyei, megkvnt hatsfoka, zembiztonsga hatrozza meg. A fonalasok elszaporodsnak megakadlyozsa megfelel koncentrci lpcsket, vagy koncentrci gradiens kialaktst kvnja meg. A baktriumok az ilyen tiszttsnl nagy tpanyag koncentrcinak, j tpanyag elltottsgnak vannak kitve a ciklus kezdetekor a szennyvzfeladst kveten, melyet azutn a tpanyagfogyaszts, s vgl, a ciklus vge fel egy viszonylag kis oldott tpanyag elltottsggal rendelkez idszak kvet. A nagy tpanyag koncentrci vagy tpanyag elltottsg esetn a baktriumok nagyon gyors tpanyag felvtele egy tpanyag betrolst eredmnyez azok sejtjeiben, melyek azutn egy ksbbi idszakban, gyengbb tpanyag-elltottsgkor hasznostanak. Ez az ismtld, j, majd gyengbb tpanyag-elltottsg vagy koncentrci gradiens kedvez hatssal van a flokkultum kpz mikroorganizmusok elszaporodsra, vagy dominancijra, s ezzel az iszap kedvezbb lepedsi sajtsgainak a kialakulsra (Pchiesa s trsai, 1985). Jobb, vagy nagyobb tpanyag elltottsg a ciklus elejn gy rhet el, ha meggyorstjk a szennyvz

feladst, illetleg nagy vzcsere hnyadot biztostanak a tiszttsnl (fexr = V/V0+V). ppen ellenkez hats rhet el olyankor, amikor nagyon hosszadalmas folyadk vagy szennyvzfeladst alkalmaznak s egyidejleg csak kis folyadkcsert (nyersvz feladst). Ilyenkor a tiszttsi ciklusban minimlis lesz a tpanyag-koncentrci vltozsa a ciklus sorn. Ez igen kedvez lehet a mrgez anyagokat tartalmaz szennyvizeknl, ppen a mrgez hats cskkentsre, amihez a mrgez komponensek folyamatosan kis koncentrcijt kell biztostani a rendszerben (4. bra). A cikluson belli tbbszri szennyvzfelads igen elnys lehet a tpanyag eltvoltst vgz biolgiai rendszerekben. (5 c, d. brk). Pl. a msodik szennyvzfeladsi fzis alkalmazsa akkor elnys, ha a fokozott nitrogn-eltvolts a cl. Ilyenkor a msodik szennyvzfelads kedvezbb tpanyag-elltst biztost a denitrifikcihoz (Poles s Wilderer, 1991).

6

4. bra. A tpanyag elltottsg vagy tpanyag koncentrci (adott esetben a KOI) vltozsa a szennyvzfelads sebessge, valamint a trfogatcsere-arny (fexr) fggvnyben.

5. bra. Az SBR ciklusainak kialaktsa KOI, nitrogn, s foszfor eltvoltsi igny esetn. A ciklusok megtervezse a tiszttand szennyvz koncentrcijnak is fggvnye. Az adott

ciklusok csak pldul szolglnak a szba jhet nagyszm varicis lehetsg bemutatsra.

Az 5. bra szmos zemeltetsi varicis lehetsget, illetleg annak az idciklusait mutatja be, melyek mind eltr tiszttsi igny kielgtsre szolglhatnak. Az tlagos szennyezanyag tartalm lakossgi szennyvzbl trtn KOI eltvolts cljra az SBR ciklusait gy szablyozhatjk, hogy rvid szennyvzfeladst kveten megfelel idtartam levegztets, majd lepts s folyadk elvtel (a) legyen a ciklusban. Ugyan ilyen ciklizls alkalmazhat a nitrifikci biztostsra is. Ilyenkor azonban az iszapkort szksgszeren meg kell nvelni a nitrifikcinak megfelel iszapkor rtkre (b). Hogy megfelel nitrogn eltvoltst (denitrifikci) biztosthassanak az SBR rendszerrel, a cikluson bell nem levegztetett szakaszt is be kell iktatni (c). Poles s Wilderer (1991) olyan SBR ciklust javasolt, amely hrom szennyvzfeladsi szakasszal is rendelkezik egy cikluson bell. Ilyenkor a msodik s a harmadik szennyvzfelads a denitrifikci tpanyag-ignynek a jobb kielgtst szolglja. Hogy megfelel biolgiai tbbletfoszfor eltvoltst is elrhessenek az SBR rendszerekkel, az zemelsi cikluson bell anaerob fzis kialaktsa is szksges (d). Az els szennyvzfelads ilyenkor a denitrifikls cljra kerl kialaktsra, melynek sorn az leptst kvet folyadkelvtel sorn a reaktorban maradt nitrt redukcija kvetkezik be. Ezutn a knnyen bonthat KOI a kvetkez szakaszban megfelel foszfor

7

leadst s PHB akkumulcit indiklhat. A harmadik folyadkfelads ilyen kialakts esetn az utdenitrifikci tpanyagelltsnak a javtsra trtnik

2.2. Kevers

Az SBR rendszernl a denitrifikci s a biolgiai tbbletfoszfor eltvolts kialaktsra olyan szakaszokat kell beiktatni az ismtld ciklusokba, melyek sorn a medencben nincs oxign az eleveniszapos rendszerben. A megfelel tpanyagellts rdekben ugyanakkor ezekben a szakaszokban is elengedhetetlen a szennyvz keverse. A mikroorganizmusok nitrt elltsa a denitrifikci rdekben, szerves anyag elltsa pedig mind a denitrifikci, mind a foszfor csere inicilsa rdekben elengedhetetlen a nem levegztetett idtartamban is. A tpanyag konvekcijt megfelel folyadkmozgatssal kell biztostani. A keversre klnbz lehetsgek jhetnek szba, melyeket a 6. bra mutat be. Az a vltozat a vzsugr szivatty elvn mkd kevers, melynl a vzsugr kever hatsra jut el a tpanyag a pelyhekhez, illetleg a pelyhekbe rendezdtt mikroorganizmusokhoz. A folyadk sugarat ilyenkor szk nylson, vagy nylsokon (ejektorok) keresztl vezetik be a medencbe. A folyadk felsznn elhelyezett kever berendezsek is alkalmasak a megfelel folyadk mozgats biztostsra (b). A megfelel folyadk tmozgats ugyanakkor elrhet a folyadkfelszn alatt elhelyezett fggleges vagy vzszintes tengely propellerkeverkkel is (c). A kever berendezseket annak megfelelen kell megvlasztani, hogy az adott kialakts reaktortrben j kevereds legyen elrhet, s egyidejleg a kever csak minimlis oxignbevitelt eredmnyezzen a folyadkfelsznen keresztl az eleveniszapos rendszerbe.

6. bra. A kevers kialaktsa a nem levegztetett ciklusokban: (a)- vz alatti vzsugrkeverk segtsgvel, (b)- felsznen elhelyezett (kis sebessg) keverkkel, (c)- vz alatt elhelyezett

vzszintes tengely (vagy fggleges tengely) propellerkeverkkel.

2.3. Levegztets

Az SBR rendszereknl is az oxign a szerves anyag, valamint a nitrogn oxidcijnak biztostsra kell a vizes fzisban bevinni. Az oxign bevitelvel egyidejleg, ami leggyakrabban levegvel trtnik, a nagy gzram egyidejleg megfelel keverst, folyadk tmozgatst is biztost a rendszerben, tovbb megfelelen kilevegzteti a vizes fzist, s ezzel kifjja a szndioxidot a vzbl. Tbbfle levegztets alkalmazhat az SBR rendszereknl (7.

8

bra). 7. bra. Az SBR tiszttk lehetsges levegztetse: (a) vzsugrszivattys levegbevitel, (b)

felleti levegztets (nagy sebessg keverk), (d) komprimlt leveg bevitele diffzorokkal.

Az ilyen berendezsek kzl tbb mr a 6. brn is bemutatsra kerlt. Azok egyidejleg alkalmasak a nem levegztetett idszakban a folyadkok tmozgatsra, keversre is (7. a, 7. b. brk). Ha a levegt a vzsugr szivattyk megfelel pontjn (szvponton) vezetik a szktett csbe, (a) az a levegztets cljra is kitnen alkalmas. Ha a folyadk felsznn elhelyezett kevert, vagy rotort nagy sebessggel zemeltetik s a kialaktsa is megfelel, az is alkalmas lehet a folyadk levegztetsre (b). A leveg vagy tiszta oxign ugyanakkor igen kis energiaignnyel bevihet finom buborkok formjban is a rendszerbe (c). A levegztet rendszer megvlasztsnl kt f szempontot kell figyelembe venni: energiahatkonysgot, valamint a megbzhatsgot. Kedvez energia fajlagossal zemel levegztet vlasztsa azrt is clszer, hiszen a szennyvztiszttsnl a teljes energiaigny mintegy 50-90 %-t ppen a levegztets energiaignye kpezi (Wesner s trsai, 1978). A vzsugr szivatty elvn mkd levegztet rendszerek ltalban nagyon megbzhatak, de az energia hatkonysguk nem klnsebben j. A msik oldalon ugyanakkor a komprimlt levegs, vagy diffzoros levegztets ltalban nagyon energia hatkony, de a diffzorok megvlasztsa igen kritikus, ppen a levegztet elemek eltmdsnek veszlye miatt.

2. 4 Tiszttott vz elvtel

A folyamatos betplls eleveniszapos rendszerekben a szennyvzmennyisg vagy pontosabban vzrfogat az lept medencben lland. Az lept medence tlfoly nylsain tvoz mindenkori folyadkramot a rendszer hidraulikus terhelse hatrozza meg. Az SBR esetben azonban a biolgiai talakts s a szilrd folyadk sztvlaszts is ugyan abban a vltoz trfogat reaktorban trtnik. Az SBR-nl a megfelel eleveniszapos kezelst, vagy fzisokat kveten az iszapot lepedni hagyjk a medencben. Az ezt kvet, tiszttott vz elvteli szakaszban a vzszint a medencben cskken. A vz elvtele vagy megfelelen mozg tlfolyst biztost megoldssal, vagy egy a fellet alatt megfelel mlysgben rgztett dekantl cs kialaktsval lehetsges. Tbbfle megoldst is kialaktottak az ilyen folyadkelvtelre, melyek a 8. brn lthatk. Hrom alapveten klnbz folyadk elvteli megoldst klnbztethet meg. A dekanter (a s b vltozat) a tiszttott szennyvizet a medence felsznrl vezeti el. Az els vltozat (a) megfelel motor beiktatsval vltoztatja a folyadkelvtel magassgt, s ezzel a tlfoly nylsok szintjt. A forgats, vagy merts sebessgvel a folyadkelvtel sebessge szablyozhat. A (b) vltozat esetn folyadk elvtelt biztost vzgyjt, vagy tlfoly elem a folyadk felsznn szik. A folyadkelvtelt ilyenkor a tlfolynylsoknl kialakul hidrosztatikus nyoms szablyozza. A (c) tpus (lland szint) dekantereknl a folyadkelvtel sebessge vltoz, az adott szinten beptett folyadkelvtelt biztost elem fltti mindenkorin folyadkszintnek vagy hidrosztatikus nyomsnak megfelelen. A folyadkfelsznrl trtn tiszttott vz elvtelt biztost dekanterek (a, b) elnye, hogy azoknl a folyadkelvtel elbb megindthat. Nem kell megvrni, hogy az iszapszint a rgztett dekanter szintje al cskkenjen. Rvid kivrsi id utn a lassbb folyadkelvtel kzvetlenl megindthat. A folyadkfelszn alatt rgztett magassgban kiptett folyadk elvteli elemeknl (c) az elvtel megindtsa csak akkor indthat, ha a medencben az iszapszint a dekanter szintje al cskken. A motorizlt vltozat (a) vagy megfelel szivattyval szablyozott folyadkelvtelt biztost berendezsek lehetv teszik, hogy a folyadkelvtel sebessgt szksg szerint vltoztassk. Minl tbb mechanikus berendezs kell azonban egy rendszer kialaktshoz, annl nagyobb a mechanikus meghibsods valsznsge az zemeltetsnl. A rgztett folyadkszintnl

9

trtn tisztavz elvtel esetn (c) nincs az SBR medencben mozg alkatrsz, ami igen biztonsgos zemeltetst tesz lehetv.

2.8. bra: Tipikus dekanter kialaktsok: (a) motorizlt billen szennyvzelvteli cs, (b) felsznen sz szennyvzelvteli berendezs, (c) rgztett mlysgben kiptett dekanter

(Ketchum, 1991).

A dekanter tervezsnl figyelembe kell venni, hogy idnknt elkpzelhet sz iszap jelentkezse is a medence felsznn. A felsznrl trtn folyadkelvtellel mkd berendezsek esetn ezrt eleve olyan megoldst alaktanak ki, amely nem kzvetlenl a folyadk felsznrl veszi el a tiszttott vizet, hanem ott egy torl elem segtsgvel biztostjk, hogy csak bizonyos mlysg alatt lev folyadk kerljn elvtelre. Ha azonban egy rendszerben iszapfelszs jelentkezik az leptsnl, mindenkppen szksges annak az idszakos eltvoltsa a folyadk felsznrl, ppen az iszapfelszs fokozd jelentkezsnek elkerlse rdekben.

2. 5. On-line szablyozs, ellenrzs az SBR rendszereknl.

Az SBR tiszttnl az egyes fzisok idtartama megfelel idkapcsolval knnyen llthat, vezrelhet a mindenkori ignyeknek megfelelen. gy az SBR nagyobb flexibilitst nyjt a vltoz terhelsi viszonyok tolerlsra, mint a folyamatos betpllssal zemel rendszerek. Egy folyamatos betplls eleveniszapos szennyvztiszttnl a folyadk hidraulikus tartzkodsi idejt minden egyes reaktorban a szennyvztiszttra rkez mindenkori folyadkram hatrozza meg az lland medencetrfogatok miatt. Klnbz ellenrzsi, szablyozsi lehetsgek addnak ugyanakkor az SBR rendszerek esetben, melyeket az 1. tblzat foglal ssze.

1. tblzat. Szablyozhat technolgiai paramterek s a belltsukhoz szksges adatok -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Szablyozott paramter Mrend paramter -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Teljes ciklusid A befoly szennyvz trfogatrama. Tlts, vagy folyadkfelads ideje Az SBR folyamatai kinetikai vizsglatokra Oxikus, anoxikus, anaerob szakaszok hasznlt zrt tankreaktornak megfelelek. leptsi id On-line szenzorokkal ezrt az aktulis folyamat A folyadktrfogat csere mrtke (fexr) dinamika, az SBR mindenkori llapota pontosan A szksges SBR egysgek szma kvethet. -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Minden SBR ciklusban a biolgiai folyamatok, a tpanyag beptse teljesen hasonl a szakaszos, zrt, tkletesen kevert reaktorban trtn biolgiai lebonts menethez, mellyel az eleveniszapos rendszer kinetikjt pontostani lehet. Ennek megfelelen egy on line szenzor alkalmazsval a mindenkori SBR dinamika kzvetlenl mrhet, vizsglhat s

10

annak megfelelen a rendszer mindenkori llapota pontosthat, ami a szksges ciklushosszakat s szablyozst lehetv teszi.

A klnbz szablyozsi lehetsgek hasznostshoz az SBR esetben megfelelen ismerni kell, hogy az egyes vltozsok mennyiben befolysoljk magt a tiszttsi folyamatot. A folyamatos betplls rendszerekhez viszonytva az SBR-nek az is elnye, hogy az egymst kvet ciklusoknl a klnbz vltozsok hatsa kzvetlenl mrhet, akr akkor is, ha ppen lksszer terhelsek hatst vizsgljk a rendszernl.

Az on-line mr berendezs beptsvel az SBR folyamatainak vltozsa kzvetlenl mrhet az ismtld ciklusok sorn. Az SBR minden egyes ciklusa gyakorlatilag egy szakaszos ksrletnek felel meg s kzvetlenl is mutatja az eleveniszapos rendszer kinetikai paramtereinek alakulst. A megfelel kinetikai informci alapjn az SBR zemeltetse jl optimalizlhat. Ha pldul egy cscsterhels, vagy lksszer terhels esetn az ammnia koncentrci a levegztetsi ciklus vgn mg mindig egy elzetesen behatrolt hatrrtk fltt marad, az informcibl egyrtelm, hogy a nitrifikci nagyobb idignye miatt a levegztetsi ciklust meg kell hosszabbtani a szksges mrtk nitrifikci rdekben. A levegztets idtartama mindaddig nvelhet, amg a prhuzamos SBR egysgek vagy az SBR egysgek eltt kiptett szennyvzfelad puffer-medence azt lehetv teszi. Ennek ellentteknt, ha a rendszerben a levegztets sorn mr a teljes ammnia mennyisg oxidldott, nitrtt alakult, szksgtelen a tovbbi levegztets, s az aerob fzis rvidthet (energiatakarkossg).

2. 6 Ms ciklikusan zemeltetett szennyvztisztt rendszerek

A klasszikus SBR technolgin tl, melyet Ardern s Lockett (1914) zemeltetett elszr, tbb vltoz tisztttrfogattal mkd szennyvztiszttsi megolds is kifejldtt az utbbi vszzadban. Az 1950-es vek sorn Pasveer (1959) javasolta az oxidcis rkok hasonl jelleggel trtn zemeltetst. Ez gyakorlatilag a szakaszos szennyvzbevezets, majd egy megfelel idtartamig trtn utleptst kvet folyadkelvtel volt. Az SBR alapelvvel ellenttben azonban a Pasveer medenck, vagy ilyen oxidcis rkok valjban folyamatos betpllssal zemelnek, st az lept s dekantl fzis alatt is trtnik azokba szennyvzbevezets. A ciklikus zem eleveniszapos rendszereknl (CAST) egy tovbbi mdostst alkalmaznak az eredeti Pasveer javaslaton tl. Az tulajdonkppen nagyon hasonl az SBR rendszerek zemeltetshez abban, hogy a klnbz idciklusokban klnbz folyamatok vgrehajtsa trtnik a rendszerben. Az ilyen ciklikusan levegztetett eleveniszapos rendszerek reaktorai azonban hrom trrszre vannak osztva, hogy megoldhat legyen a klnbz idszakokban a szennyvzfelads s az leptett tiszttott vz egyidej elvtele. Az ilyen megoldsnl szksgszer, hogy az utols trrszbl a lelepedett szennyvziszapot visszavezessk a rendszer elejn kialaktott folyadk bevezetsre szolgl trrszbe, amit tulajdonkppen szelektornak is tekinthet (Demoulin s trsai, 1997).

A Bio-denitro vagy Bio-denifo eljrsok (Einfeldt, 1992) hasonlan ciklikusan zemeltetett rendszerek a folyadk bevezetst, valamint a levegztetst illeten. Itt azonban kt prhuzamosan zemel hasonl tisztt, pl. Carrousel rendszer ciklikus zemeltetsrl beszlhetnk. A Bio-Denitro s Bio-Denifo eljrsok esetn azonban a tisztt trfogata lland s a szilrd folyadkfzis sztvlasztsra egy utlept szolgl. Az SBR zemeltetsi elv nemcsak eleveniszapos szennyvztiszttk, de biofilmes rendszerek esetben is hasznosthat (Wilderer, 1992). Egy szakaszos betplls biofilmes reaktorban (SBBR) hasonl zemeltetsi ciklusok alkalmazhatk, mint azt az 1. bra az SBR esetre mr

11

bemutatta. Mivel a hordozhoz tapad biomassza miatt ezeknl nem kell utlepts, a rendszer, illetve annak zemeltetse is egyszerbb vlik. A mindenkori folyadkfelads teljes reaktortrfogatra vonatkoztatott trfogathnyada ilyenkor kevsb behatrolt, mint azt az ilyen elv eleveniszapos rendszernl (lsd 10. bra), s gyakorlatilag akr a 100 %-ot is elrheti egyetlen cikluson bell.

3. Folyamatos tfolys s az SBR megolds eleveniszapos rendszerek sszehasonltsa.

A kvetkezkben a folyamatos s a szakaszos betplls eleveniszapos rendszerek anyagmrlegei kerlnek sszehasonltsra.

3. 1. Anyagmrleg

Az SBR rendszerek zemeltetstl fggen azok csreaktor (PFR) vagy folyamatosan kevert tankreaktor (CFSTL) jelleggel mkdhetnek (Irvine s Ketchum, 1989). A 2. tblzat az SBR s folyamatos betplls eleveniszapos rendszerek anyagmrleg egyenleteit mutatja be.

2. tblzat: Az SBR s folyamatos betplls eleveniszapos tiszttk anyagmrleg egyenletei. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

a SBR gyors feltltsnl b csreaktorszer kaszkd (PFR) (a feltlts vgpontjtl kezdden)a

amely a kvetkezre egyszersthet c,d

--------------------------------------------------------------------

c SBR lass feltltsnl (a feltlts alatt)d d tkletesen kevert medence (CFSTR) ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

a- kiindulsi felttelek: CS(t = 0) CS,in fexr + CS(t = tc) (1- fexr)

b- llandsult krlmnyeket felttelezve, figyelembe vve a HRT-t: = x A/Q

c- kiindulsi felttelek: CS( = 0) = CS,in / (1+) + CS ( = V/Q) /(1+)

d- kiindulsi felttelek: CS( = 0) = CS(t = tc)

Lthat, hogy az SBR anyagmrlege abban az esetben, ha nagyon gyors frissvz betpllst alkalmaznak, igen hasonl vagy teljesen megegyezik a csreaktorval. Az tlagos

tartzkodsi id a csreaktorban () megfelel az SBR (t) tlagos tartzkodsi idejnek. Ezzel szemben olyan zemeltets vagy SBR rendszer esetben, amikor a nyers szennyvz feladsa hosszadalmas, illetleg nagyon kicsi a feltltsi trfogathnyad (fexr), az zemeltets jellege sokkal jobban megfelel a tkletesen kevert tankreaktoroknak. A 9. bra kt SBR ciklust mutat be, azok megfelel folyamatos betplls analg vltozatval egyetemben. A

csreaktorra szmthat iszaprecirkulcis ram egyenrtk ( Q ) sszevethet az SBR

rendszerben a tiszta folyadk eltvoltsa utn marad iszap trfogathnyadval. Ennek megfelelen a feltltsi trfogathnyaddal is kifejezhet a relatv iszaprecirkulci mrtke

( Q ) a folyamatos betplls vagy tfolys rendszereknl.

fexr = 1 / (1 + ) (1)

12

9. bra: A gyors (a) s lass nyersvz feltltssel (b) zemel SBR rendszerek hasonl mkdsen a csreaktorszer (PFR) medencesorhoz (c), illetleg a tkletesen tkevert

(CFSTR) medenchez (d). Megfelel anyagmrleg egyenleteik (a-d) a 2. tblzat a-d pontjainl adottak

Az 1. egyenlet, valamint a 10. bra alapjn megllapthat, hogy az olyan folyamatos tfolys eleveniszapos rendszerek, melyeknl az sszes iszaprecirkulci (iszap + bels recirkulci) 1-4 kztt van, olyan szakaszos betplls rendszernek (SBR) felelnek meg, melyek feltltsi trfogatcsere hnyada 0,5-0,2 kztti nagysg. Csak nagy feltltsi trfogatcsere (fexr) esetn alakulhat ki az SBR-nl egy csreaktor jelleg zemmd.

Msrszrl a nagyon kis cseretrfogat vagy feltltsi trfogat arnnyal mkd vagy

mkdtetett SBR zemeknl (amikor az fexr = 0,1) csreaktorra tszmolva mintegy = 9 sszes iszaprecirkulcis arny addik. Olyan csreaktor esetn, melyet ekkora iszaprecirkulcis arnnyal zemeltetnek, nincs jelents koncentrci gradiens, vagy nem alakul ki jelents koncentrci gradiens a csreaktor hossza mentn, s ez azt jelenti, hogy az gyakorlatilag tkletesen kevert tankreaktorknt mkdik.

10. bra: Az SBR s SBBR rendszerek feltltsi trfogatcsere hnyada a csreaktorszer zem recirkulcis arnynak megfelel paramter. Az SBR-nl a maximlisan

megengedhet trfogatcsere hnyadot a reaktorban marad iszapfzis trfogata limitlja. Az

13

SBBR esetn az iszap a hordozhoz tapad, ezrt a trfogatcsere hnyad akr 100 %-ra is nvelhet.

3. 2. Folyamatos tfolys s szakaszos betplls szennyvztisztt rendszerek alkalmazsa.

A korbbiakban lertak alapjn jl lthat, hogy a mikroorganizmusok mind a folyamatos betplls s tfolys, mind a szakaszos betplls eleveniszapos rendszerekben hasonl krlmnyeknek, vltakoz tpanyag-elltottsgnak vannak kitve. Egyik esetben ez trben ciklikus, a msiknl idben vltogatott. Ettl fggetlenl mindkt rendszerben hasonl mikroorganizmusok kifejldsre, szelekcijra van lehetsg, hiszen tpanyag-lebontsi folyamataik is igen hasonlak, vagy teljesen egyezk (Wanner, 1992). Elmletileg mindkt rendszer jl felhasznlhat ugyanolyan tiszttsi feladatok biztostsra. A gyakorlatban azonban mindkt rendszernek megvannak a maga hinyossgai.

Az SBR esetben kedvez, hogy nagyon rugalmasan, igazn csreaktor jelleggel zemeltethet. Mivel a tisztts menete a levegztet, vagy reaktortrben idben jl kvethet, a folyamat ellenrzse nagyon egyszer megfelel on-line mszerekkel (DO, pH, nitrt). Szmtgppel az adatok jl rtkelhetk, feldolgozhatk. Az lepts idben elklntve trtnik, nem zavarja azt semmilyen bels folyadkramls az leptben. Bizonyos folyamatok azonban az SBR-nl csak idben eltolva kvetkezhetnek be, mint pl. a biolgiai foszfor eltvolts a biofilmes, szakaszos betplls rendszereknl (Gonzalez-Martinez s Wilderer, 1991).

A szakaszos betplls eleveniszapos tiszttkkal szemben a folyamatos tramlsak sokkal rugalmasabbak az iszap recirkulcijt illeten. Az iszap ezeknl elvileg brmely reaktortrben visszavezethet (szksgletnek megfelelen, pl. az UCT eljrsnl). Hasonl vltozatokra az SBR nem alkalmas. Az SBR zemeltetse idben ciklikus, ahol az iszaprecirkulcit a tiszttott folyadk elvtelt kveten a tartlyban, vagy medencben marad iszapos vz trfogata hatrolja be. A folyamatos tfolys rendszereknl nagy elny, hogy a vltoz vzhozam tiszttsra (pl. egyestett csatornarendszerek szennyvize) sokkal jobban alkalmazhat, mint a szakaszos betplls egysgek. Ezek esetben az zemeltets nem idvezrelt, ami ugyancsak egyszersti az zemeltet dolgt. A szennyvz az utbbiaknl ltalban gravitcisan folyik keresztl a szennyvztiszttn. Az SBR tpusnl szivattykkal kell vezrelni vagy zemeltetni a folyadkfeladst, valamint a tiszttott szennyvz elvtelt is.

4. Az SBR tervezsi alapelvei

Az SBR rendszerek tervezsnl hasonl alapelveket kell figyelembe venni, mint a folyamatos tfolys eleveniszaposoknl. A kvetkez ignyeket, paramtereket kell figyelembe venni a tervezs sorn:

zemeltetsi stratgia: Az zemeltetsi stratgia gyakorlatilag a klnbz fzisok sorrendjnek s idtartamnak meghatrozst vagy behatrolst jelenti a teljes cikluson bell, a tiszttsnl elrend clnak megfelelen. Az SBR egysgre a nyers szennyvizet vagy gyors vagy hosszabb ideig tart, lass feladssal, betpllssal juttathatjk fel. Az SBR egy teljes ciklusa ezen bell egyetlen betpllst, vagy akr tbb betpllsi szakaszt is tartalmazhat (5. bra). Az egyes szakaszok idtartama a tervezsnl elzetesen behatrolhat,

14

de bellthat az zemeltets on-line ellenrzse segtsgvel is, a mindenkori szennyvz sszettelnek s koncentrcinak megfelelen. Iszapkor. Az SBR iszapkornak szmtsnl gyakorlatilag egy hatsos, vagy tnyleges iszapkort kell szmtani a teljes napra figyelembe vehet iszapkorbl, hiszen az lepeds s a tiszttott szennyvzelvtel idtartama nem vehet figyelembe az iszapkor szmtsnl. Cikluson belli trfogatcsere hnyad (fexr), s a teljes ciklus idtartama (tc): A tiszttand, vagy naponta tisztthat szennyvz mennyisgt a mindenkori ciklusonknti trfogatcsere hnyadbl kell kiszmolni, figyelembe vve a napi ciklusok szmt (3. s 4. tblzat). Ezek

figyelembevtelvel a rendszerre egy nvleges hidraulikus tartzkodsi id szmolhat ( H),

amely H = tc / fexr. Hogy nagy kiindulsi, vagy kezd tpanyag koncentrci legyen elrhet, a trfogatcsere-hnyadot nagyra kell vlasztani. Klnbz szakaszok idtartamnak szmtsa: Az SBR cikluson belli klnbz szakaszai idtartamnak (lsd 1. bra) a szmtsa a 3. s 4. tblzatban megadott egyenletek segtsgvel trtnhet s az on-line ellenrzs s az adatok szmtgpes feldolgozsa, dinamikus szimulcija s optimalizlsa alapjn pontosthat. SBR reaktorok szmnak s trfogatnak meghatrozsa. A prhuzamos SBR egysgek szma a tisztts mindenkori ignynek megfelelen vlasztand. Egy adott rendszerben a prhuzamos reaktorok szma mind a beruhzsi kltsget, mind az zemeltets rugalmassgt nveli.

4. 1. Tervezs a folyamatos betplls eleveniszapos rendszerek analgija alapjn.

Az SBR tiszttk tervezse a folyamatos betplls rendszerek tervezsnek megfelelen is trtnhet, mint azt a 3. tblzat mutatja. Felttelezett ilyenkor, hogy a rendszerben lev iszap aktivitsa mindkt reaktortpusnl azonos, br az SBR-t illeten a kzlemnyek nagyobb lebontsi sebessgrl szmoltak be a folyamatos betplls rendszerekhez viszonytva. Ez annak tulajdonthat, hogy az SBR esetben a csreaktor jelleg sokkal jobban megvalsthat, mint a folyamatos betplls rendszereknl. A tervezsnl a lebontsi sebessgnek ezt a klnbsge elhanyagolhat. Az SBR tiszttnl a tisztts idtartama, valamint az egyes ciklusokon belli eltr szakaszok sorrendje s idtartama a folyamatos betplls eleveniszapos szennyvztiszttk analgijra tervezhet (ATV, 1997). 3. tblzat: Az SBR tervezsnek lpsei a folyamatos betplls eleveniszapos rendszerek analgijra trtn szmolsnl (ATV, 1997).

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1. Szksges informcik: A folyamatos rendszerek tervezsnek, s az SBR zemeltetsi stratgijnak az ismerete.

2. A tnyleges cikluson belli vagy napi hatsos hnyad = tartzkodsi-id hnyad szmtsa.

3. A hatkony iszaptmeg az SBR-nl a folyamatos tramls rendszerekvel megegyez.

4. Az iszapkoncentrci megvlasztsa az SBR-nl a teljesen feltlttt llapotra szmolva.

5. A ciklusonknti trfogatcsere-hnyad szmtsa az iszap lepedsi hajlama fggvnyben.

15

6. A trfogat kicserlsi hnyad vagy ciklusid meghatrozsa.

7. Az SBR prhuzamos egysgeinek (n) szmtsa, a trfogatcsere-hnyad s ciklusid pontostsa.

8. Nitrogn eltvoltsra tervezett rendszereknl a nem levegztetett s levegztetett szakaszok idtartamnak pontostsa a folyamatos betp- lls rendszerek levegztetett s nem levegz- tetett trfogathnyadainak analgijra.

9. A ts s td ellenrzse az iszaplepedsi sebessg s legnagyobb folyadk elvteli sebessgnek alapjn. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

4.2. Anyagmrleg alapjn trtn SBR tervezs

Az SBR rendszer tervezse trtnhet annak az anyagmrleg egyenleteinek megfelelen is (4. tblzat). A megfelel iszaptartzkodsi id, vagy iszapkor igny (SRT) behatrolsa utn a rendszerben szksges teljes iszaptmeg a naponta eltvoltand KOI ismeretben szmthat. A szennyvztiszttban vagy medencben tartand minimlis iszaptrfogat a tiszttott szennyvz elvtelt kveten (V0) az lept fzis vgn kialakul iszaptrfogat alapjn

pontosthat. A trfogatcsere hnyad vagy feltltsi hnyad (V) a megvlasztott napi ciklusid vagy ciklusszm alapjn pontosthat. Az SBR teljes trfogatignye (VR) a kt

trfogat sszegbl szmolhat (V0 s V).

4. tblzat. Az SBR rendszer anyagmrlegnek megfelel tervezsi lpsek (a tervezsnl az eleveniszapos rendszer mrlegegyenletei Orhon s Artan, 1994 hasznlhatk). -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1. Szksges informcik: az SBR mkdsi ciklusainak a behatrolsa.

2. A szksges iszap tartzkodsi id

(X, hatsos) meghatrozsa.

3. A tc tnyleges hnyadnak meghatrozsa. hatsos hnyad =

4. A reaktorban lv iszaptmeg, valamint a teljes rendszerben reaktor sor lev iszaptmeg meghatrozsa.

5. Az egyes reaktorokban az lepts vgn kialakul iszaptrfogatok szmtsa.

6. A trfogatcsere hnyad, valamint a ciklusid szmtsa.

16

7. A trfogatcsere hnyad alapjn a ciklusid a kvetkez egyenlettel szmthat:

8. Az egyes reaktorokban alkalmazand ciklusonknti folyadkfelads, vagy trfogatcsere-hnyad, illetleg trfogat behatrolsa.

9. A teljes SBR trfogatigny meghatrozsa.

10. Az SBR prhuzamos egysgeinek szmtsa (m).

11. Minimlis levegztetsi id szmtsa a nitrifi- kcihoz elengedhetetlen oxikus iszapkkorral.

12. A cikluson belli szennyvzfeladsok szmnak, 5. bra analgijra folyadkelosztsnak tervezse (a szennyvz TKN/KOI arnya fggvnyben)

13. Nitrogn eltvoltsnl a nitrifikl s denitrifi- kl kapacits ellenrzse a cilklusok kivlasz- tsnak megfelelen.

14. A denitrifikci idszksgletnek ellenrzse a denitrifikci sebessge alapjn.

15. ts s td s a maximlis tiszta vz elvteli trfogat- ram ellenrzse az iszaplepedsnek megfelelen.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

4. 3. A fzis eloszts vagy klnbz szakaszok hossznak behatrolsa, optimalizlsa dinamikus szimulcival.

A szimulcinl felhasznland egyenleteket megfelel egyszersts figyelembevtelvel kell felvenni. Az egyszerstsek termszetesen a mindenkori tervezsnek megfelelen vgezhetk. Az eleveniszapos szennyvztisztts matematikai modellje a korbbi fejleszts eredmnyeknt napjainkban mr rendelkezsre ll (Henze s trsai, 1987). Ezek a modellegyenletek alkalmazandk a dinamikus szimultor elksztsnl. Ezzel egytt a szimultor megfelelsgt elzetes ellenrz futtatsokkal igazolni is szksges. A tisztt tervezsnek optimalizlsa a mindenkori dinamikus terhelsi krlmnyeknek megfelelen csak ezt kveten trtnhet. Folyamatos szennyvzminsg esetn az optimalizls a denitrifikci, nitrifikci s KOI eltvolts hatkonysgra vonatkozan vgezhet. A dinamikus szimulcival azonban pontosthat a tiszttand szennyvzminsg vltozsnak hatsa, valamint a clszeren mdostand cikluson belli szakaszok idtartamnak a vrhat hatsa is. ppen a szennyvzminsg jelentsebb vltozsnak a kivdsre optimalizlandk a rendszerek.

5. rtkels

17

A korbbiak vizsglatbl nyilvnval, hogy a szakaszos s folyamatos betplls eleveniszapos rendszerek zemelse s hatkonysga nagyon sok tekintetben hasonl. Ms oldalrl vizsglva az is megllapthat, hogy mindegyik rendszernek megvannak a maga hinyossgai, amit a tpus megvlasztsnl clszer figyelembe venni. Az SBR nagyobb medencetrfogatot ignyel ugyanolyan mennyisg szennyvz tiszttshoz. A rendszer teljes trfogatt illeten ugyanakkor az SBR ms kisebb trfogatigny, mint a folyamatos betplls rendszere (levegztet medence s utlept egyttes trfogata). Az lepts az SBR esetben a levegztet medencben trtnik s a folyamatos betplls rendszerektl eltren a folyadk beramls magt az utleptst ilyen rtelemben, nem zavarja. A jobb lepedsi sebessg ennek megfelelen kisebb sszes trfogat tervezst teszi lehetv.

Az sszes trfogatigny ilyen kedvezbb alakulsa azonban nem egyetlen elnye az SBR rendszereknek. Sokkal fontosabb annl a nagy zemeltetsi rugalmassguk. Az egyes cikluson belli szakaszok vltoztatsa nagyon egyszer, minden klnsebb trfogat vltoztats nlkl elvgezhet, ami taln a legnagyobb elnye ennek a rendszernek. Az on-line ellenrzs az SBR tiszttknl a kinetika kzvetlen vizsglatra s ennek rvn mintegy prediktv kontroll alkalmazsra teszi alkalmass a rendszert. A folyamatos betplls rendszereknl a trben llandsult krnyezeti felttelek miatt, valamint a rgztett reaktortrfogatok miatt hasonl rugalmassg nem lehetsges. Az SBR-nek ez a nagy rugalmassga, vagy vltoztathatsga ugyanakkor szksgess teszi a folyamat jobb mszerezst, automatizlst is. Nhny zemeltet napjainkban ppen ezt a nagy automatizltsgot (meghibsodsi lehetsg) tekinti a jelenlegi SBR rendszerek egyik htrnyaknt.

Az SBR rendszerek tbb reaktor prhuzamos kapcsolst, valamint azokat megelzen s azokat kveten kiegyenlt medenck kialaktst ignylik, clszeren meglehetsen kompakt, zrt kiptsben. A modulris kipts ugyanakkor az zem esetben knnyen lehetv teszi, hogy bizonyos reaktortrfogatokat a terhels vltozsval knnyen kiiktassanak, kikapcsoljanak a rendszerbl, ami kedvezbb zemeltetst, optimlis krlmnyek biztostst teszi lehetv. Ez a klnlegessge a rendszernek, klnsen az ipari szennyvizek tiszttsnl fontos, de olyan specilis lakossgi szennyvizek esetn is fontos lehet, mint pl. a turistacentrumok, dlhelyek, valamint olyan szezonlisan mkdtetett mezgazdasgi, ipari tevkenysgek, vagy nagyon hirtelen agglomerizld trsgek szennyvizei.

6. sszefoglals.

1. Az SBR rendszerek a legkorbban alkalmazott eleveniszapos szennyvztiszttsi technolgik voltak. Hamarosan talaktottk azonban azokat folyamatos betplls zemmdra, mivel a fejlds adott szakaszban mg hinyoztak a mkdtetskhz, automatizlsukhoz szksges eszkzk (megbzhat idkapcsol, eltmds mentes levegztet, diffzor rendszerek). A technolgia jelenlegi fejldsi szintjn azonban ezek a htrnyok mr mind ki vannak kszblve, ami az SBR versenykpessgt eredmnyezi.

2. Napjainkban az SBR rendszerek nagy rugalmassggal rendelkeznek az zemeltets tekintetben (rugalmasan vltoztathat tiszttsi szakaszok, szennyvzfelads, levegztets, lepts, tiszttott vz elvtel, pihentets). Az utbbiak clszeren vltoztathatk mind idtartamukban, mind sorrendjket illeten is. A rendszer folyamatos on-line ellenrzsvel az SBR nagyon jl optimalizlhat az eltr sszettel szennyvizek tiszttsra.

18

3. A klnbz mveletek elvgzsre, mint a szennyvzfelads, kevers, levegztets, tiszttott szennyvz elvtel, ma mr igen j, megbzhat berendezsek llnak rendelkezsre. Ezek legtbbje jl illeszthet a tisztts folyamatba.

4. Az SBR rendszer tervezse a folyamatos betplls eleveniszapos rendszerek analgijra is trtnhet. Gondosabb tervezsnl, pontosabb szmtsnl azonban az SBR anyagmrleg egyenleteit figyelembe vve clszer eljrni. Az egyes tiszttsi szakaszok idtartama a dinamikus szimulci segtsgvel knnyen optimalizlhat.

5. A szakaszos betplls, valamint folyamatos betplls eleveniszapos szennyvztiszttk anyagmrlegnek vizsglata alapjn megllapthat, hogy az SBR esetben a gyors szennyvzfelads, vagy rvid feladsi szakasz, s a nagy trfogatcsere arny igen kedvez a csreaktor jelleg zemmd kialaktshoz, ugyanakkor a lass felads s kis trfogatcsere hnyad esetn egy csaknem tkletesen kevert tankreaktor zeme valsthat meg azzal.

6. Br az SBR rendszerek s a folyamatos betplls eleveniszapos rendszerek igen hasonlak, mindkt technolginak megvannak a maga elnyei. Az SBR nagyobb rugalmassgot biztost az zemeltetsnl s jobban alkalmazkodik a vltoz szennyvz minsghez. A tiszttand szennyvznek megfelelen alkalmazand optimlis krlmnyek az SBR esetben egyszer on-line ellenrzssel pontosthatk, ami egyszer kvet szablyozst tesz lehetv a rendszer zemeltetsnl. A folyamatos betplls szennyvztisztt rendszerek ugyanakkor nagyon kedvezek olyankor, amikor az iszaprecirkulci jelents vltoztatsra van szksg a tiszttsnl. Ezeknl az iszap legklnbzbb helyekre, reaktor trfogatokba trtn visszavezetsre nylik lehetsg s gy az egyestett csatornarendszerek szennyvizeinek a tiszttsra taln kedvezbbek, mint az SBR rendszerek.

7. Hivatkozsok

Ardern, E. - Lockett, W. T. (1914): Experiments on the oxidation of sewage without the aid of filters.

J. Soc. Chem. Ind., 33, 523-536.

ATV (1997): Belebungsanlagen im Aufstaubetrieb (Activated sludge variable volume reactors),

Merkblatt ATV-M 210. Hennef: Abwassertechnische Vereinigung.

Chiesa, S. C. - Irvine, R. L. - Manning, J. F. Jr. (1985): Feast / famine growth environments and

activated sludge population selection. Biotechnol. Bioeng., 27, 562-568.

Demoulin, G. - Goronszy, M. C. - Wutscher, K. - Forsthuber, E. (1997): Co-current nitrification /

denitrification and biological P removal in cyclic activated sludge plants by redox controlled

cycle operation. Water Sci. Technol., 35, 215-224.

Duckworth, W. H. (1914): Aeration experiments with activated sludge. Proc. Annu. Meet, Manchester

District Branch of the Assoc. Managers of Sewage Disposal works 50.

Einfeldt, J. (1992): The implementation of biological phosphorus and nitrogen removal with the Bio-

Denipho process on a 265 000 PE treatment plant. Water. Sci. Technol., 25, 161-168.

Gonzalez-Martinez, S. - Wilderer, P. A. (1991) Phosphate removal in a biofilm reactor. Water. Sci.

Technol., 23, 1405-1415.

Henze, M. - Grady, C. P. L. - Gujer, W. - Marais, G. V. R. - Matsuo, T. (1987): Activated sludge

model No. 1, IAWPRC Scientific and Technical Reports, No. 1, IAWQ London.

Irvine, R. L. - Bush, A. W. (1979): Sequencing batch biological reactors - an overview, J. Water

Pollut. Control. Fed., 51, 235-243.

Irvine, R. L. - Ketchum, L. H. (1989): Sequencing batch reactors for biological wastewater treatment,

CRC Crit. Rev. Environ. Control, 18, 255-294.

Irvine, R. L. - Wilderer, P. A. -Flemming, H. C. (1997): Controlled unsteady state process and

technologies - an overview. Water Sci. Technol., 35, 1-10.

Ketchum, L. H. J. (1997): Design and physical features of sequencing batch reactors, Water Sci.

Technol. 35, 11-18.

19

Melling, S. E. (1914): Purification of Salford sewage along the line of the Manchester experiments. J.

Soc. Chem. Ind., 33, 1124-1127.

Oles, J - Wilderer, P. A. (1991): Computer aided design of sequencing batch reactors based on the

IAWPRC activated sludge model. Water Sci. Technol., 23, 1087-1095.

Orhon D. - Artan, N. (1994): Modeling of Activated Sludge Systems. Lancaster, Technomic

Pasweer, A. (1959): Contribution to the development in activated sludge treatment. J. Proc. Inst.

Sewage Purif., 4, 436-455.

Wanner, J. (1992): Comparison of biocenoses from continuous and sequencing batch reactors. Water

Sci. Technol., 25, 239-249.

Wesner, G. M. -Culp, G. L. - Lineck, T. S. - Richts, D. J. (1978): Energy conservation in municipal

wastewater treatment. U.S. EPA Report, 430/9-77-011.

Wilderer, P. A. (1992): Sequencing batch biofilm reactor technology, in: Haenessing Biotechnology

for the 21-st Century (Ladish, M. R. - Bose, A. Eds.), pp. 475-479. Washington, DC: American

Chemical Society.