Biofilterekkel kapcsolatos tapasztalatok a szennyvíztisztításban

1. Bevezetés

A biofilterek a szennyvíztisztításnak olyan eszközei, melyek mind az oldott komponensek biológiai lebontását, mind a lebegőanyagok eltávolítását elvégzik. A szén- és nitrogén szennyezők eltávolítására vonatkozó képességüket bizonyították, méghozzá magas lebontási arány elérésével. A gyakorlatban meglehetősen változatos a biofilterek teljesítménye. Ez a fejezet a biofilterekkel a szennyvíztisztítás terén szerzett tapasztalatokat összegezi és bemutatja, mi mindenre lehet azokat hasznosítani.

Az utóbbi években, a szennyvíztisztításra vonatkozó egyre fokozódó követelmények, különösen a nitrogén-eltávolítási igény tekintetében, eredményezték a biofilmes technológiák fejlődését. A ’80-as évek elején Franciaországban kombinálták először a szűrést a biofilm technológiával úgy, hogy meghatározó biológiai lépcsőként levegőztetett homokszűrést alkalmaztak a KOI eltávolítására. 1986-ban, második lépcsőnek egy száraz homokszűrőt építettek a rendszerbe, hogy a KOI-eltávolítás még hatékonyabb legyen. Később a biofiltereket kombinálták a tisztítás további javítására (utólagos nitrifikáció és denitrifikáció). A tudomány jelenlegi állása, s a gyakorlati tapasztalatok alapján a biofiltereket a kommunális szennyvíztisztításban fő biológiai lépcsőként is használják, a szennyvíz teljes nitrifikációját és denitrifikációját is biztosítva. Az első ilyen üzemeket Cergy-ben, Franciaországban építették ki 1992-ben (ROGALLA és társai, 1994).

A biofilterek előnye elsősorban a jó tisztítási hatásfokuk és az, hogy nem kell esetükben másodlagos tisztítás. Ez a szükséges tisztítótérfogat, valamint a helyigény jelentős csökkenését eredményezi. Mindez akkor különösen kedvező, ha kevés hely áll rendelkezésre, és drága a föld, vagy valamiért nehéz az építkezés, netán a tisztítási módot egy már meglévővel kell integrálni.

A teljes cikk letölthető az alábbi linken: Biofilterekkel kapcsolatos tapasztalatok a szennyvíztisztításban

2. Elméleti háttér

A biofilterek biofilm rendszerek alapján osztályozhatók. A biofilm teljesítménye a diffúziós ellenállástól függ, amely valamennyi tápanyag biofilmbe történő bejutásának a meghatározója (HARREMOES, 1978). A klasszikus elmélet szerint a szennyezők eltávolítási hatásfokának az a komponens a limitálója, amely a legnehezebben jut be a biofilmbe. A különböző komponensek aránya és a biofilm vastagsága határozza meg az elérhető eltávolítási hatásfokot.

Ez a „biofilm elmélet” csak részben magyarázza az anyagtranszport biofilterekre gyakorolt hatását. A porózus közegen át történő áramlás során gyakran alakulnak ki hidraulikus csatornák, melyek stagnáló helyeket eredményeznek (zárt, zsákutcás pórusok). Ezeknél „védett” tereknél az anyag áramlása lassúbb és következésképpen lassul a biofilm tápanyagellátása is. A biofilterekkel elérhető maximális eltávolítási hatásfok tehát erősen függ az ilyen stagnáló terek nagyságától, részarányától.

A levegő beviteli intenzitás és folyadék áramlási sebesség változásának a rövid idejű hatását a nitrifikációra TSCHUI és társai dokumentálták (1994.). A tanulmány bemutatja, hogy a nitrifikáció mértéke nő a víz áramlási sebességének növekedésével. A növekedés különösen 4 és 6 m/h között jelentős. A levegőbeviteli-sebesség tesztek a laboratóriumi vizsgálatokban azt mutatták, hogy a biológiai aktivitás arányosan növekszik a levegőbeviteli-sebesség növekedésével 30 m/h-ig és felette is a szerves tápanyag ellátottság függvényében. A nagyobb aktivitás nagyobb áramlási és levegőbeviteli-sebességnél tulajdonképpen a filterben kialakuló erősebb turbulenciával magyarázható. A turbulencia növelése csökkenti a stagnáló területeket és javítja a biomassza oxigénellátását. Ez hat a leginkább az O₂ által korlátolt nitrifikációra.

3. A biofilterek működési módja és lehetséges alkalmazásai

A biofilterek vagy a szerves anyag biodegradiációjára, vagy denitrifikációra, vagy nitrifikációra alkalmazhatók. Biológiai foszforeltávolítást eddig csak kísérletileg tanulmányozták biofilterekkel (GONCALVES 1994.). Ezért esetükben a foszfort jelenleg vegyszeresen távolítják el.

A szennyvíz darabos (partikuláris) komponensei, lebegő szilárd anyagai, melyek vagy eredendően érkeznek a szennyvízzel, vagy a biológiai szaporodás, bioflokkuláció útján keletkeznek, a szűrőanyag felületéhez tapadva képeznek biofilmet. A biológiai fölösiszap leginkább a fizikai folyamatok miatt marad a szűrőanyagon, vagy annak belső tereiben. Általában 2-8 mm átmérőjű szemcsés anyagot szűrő-hordozó anyagot használnak a kialakításuknál. Az elfolyó víz 5 mg/l alatti összes lebegőanyag koncentrációja, mely hagyományos gravitációs szűrővel elérhető, a biofilterrel nem garantálható.

A biofiltereket ma már széles körben alkalmazzák. Nagyon rugalmasak a felhasználhatóság tekintetében, könnyen beépíthetők az eleveniszapos szennyvíztisztítási eljárásokba is az 1. Ábrán vázolt sokrétű céllal.

• Utónitrifikációra, lebegőanyag eltávolítással kombinálva, flokkulációs csapadékképzéssel,
• utódenitrifikációra, lebegőanyag eltávolítással kombinálva, flokkulációs csapadékképzéssel,
• fő biológiai lépcsőként (KOI-eltávolítás és/vagy nitrifikáció és/vagy denitrifikáció) kombinálva a lebegőanyag eltávolítással.

A cikk még nem ért véget!

A teljes cikk letölthető az alábbi linken: Biofilterekkel kapcsolatos tapasztalatok a szennyvíztisztításban