Energia-visszaforgatás élelmiszeripari szennyvizekből Reich Károly – Pitás Viktória – Kárpáti Árpád Pannon Egyetem, Környezetmérnöki Intézet

Élelmiszeripari szennyvizek eleven iszapos tisztítása Élelmiszer ipar szennyvizei koncentráltak (több ezer mg KOI/l) káros anyagokkal nem szennyezettek Fizikai-kémiai előkezelést követően szennyezettség 30-70%-al csökken, biológiailag jól bontható komponensek de a fizikai-kémiai előkezelés során iszap keletkezik Probléma a jelentős iszapduzzadás a keletkezett fölösiszap a rothasztót terheli a terhelés gyakran szezonálisan jelentkezik Az élelmiszeripari feldolgozás fejlődése a szennyvíztisztásét időben megelőzte. Azonban a nagy mennyiségben keletkező koncentrált élelmiszeripari szennyvizek megjelenésével az utóbbi időben minőségi változást hozott azok tisztításában. Ezek a szennyvizek jellemzően koncentráltak valamit biológiailag jól bontható szennyezőket tartalmaznak. Biológiai tisztításukat majd ezt követően a szennyvíziszap elhelyezését nagyban megkönnyíti hogy káros anyagokkal elsősorban nehézfémekkel nem szennyezettek. A szennyezők koncentráltsága miatt mindenképp szükséges a tisztítást megelőző fizikai kémiai előkezelés. Ekkor megtörténik a zsírok fehérjék eltávolítása, melyek közül a zsírok kifejezetten ártalmasak lehetnek az eleveniszapos rendszerekben. Eleveniszapos tisztításkor probléma a könnyen bontható anyagok következtében fellépő iszapduzzadás, ami a szennyvíztelep rothasztóját is terheli. Továbbá jellemző hogy az élelmiszer iparból érkező terhelés csak szezonálisan feldolgozási időszakban jelentkezik.

Aerob - Anaerob tisztítás szénmérlege ~50 % CO2 ~50% fölösiszap ~1% elfolyási maradék Anaerob tisztítás ~90-95% biogáz ~1-5% fölösiszap ~1-5% elfolyási maradék Az aerob és az anaerob tisztítási folyamatai eltérő jellegűek. Aerob tisztítás során a biomassza a szennyvízben lévő szén mennyiségének kb 50%-át beépíti a sejtanyagba és kb 50%-át CO2 formájában légzés során kibocsájta. A teljes széntartalom körülbelül 1% marad az elfolyó vízben. Ezzel szemben az anaerob tisztítás során a teljes szenéntartalom közel 90-95%-a biogázzá alakul és csupán 1-5%-ából keletkezi új sejtanyag, fölösiszap. A tisztított szennyvíz széntartalma azonban valamivel magasabb az ilyen jellegű folyamatoknál, kb 1-5%

Intenzív anaerob tisztítás előnyei I. alacsony kezelési költség (technikailag egyszerű) nincs levegőztetési költség technológiailag rugalmas bárhol, bármilyen méretben alkalmazható relatíve kis térfogat terhelés-ingadozás tűrő minimális iszaphozam, kiváló ülepedési képesség keletkező iszap kellően stabilizált Az iszap táplálék nélkül is akár egy évig életben tartható A koncentrált élelmiszeripari szennyvizek intenzifikált anaerob tisztításának számos előnye van a aerob módszerrel szemben. A technológia egyszerűségéből adódó alacsony kezelési költség. Nincs szükség levegőztetésre. A technológia rendkívül rugalmas minek következtében bárhol bármilyen mértben alkalmazható, relatíve kis térfogatban megvalósítható a tisztítás. A folyamat nagyon jól tűri a terhelés ingadozásokat. Jelmező az anaerob technológiákra a minimális iszaphozam és az iszap kivalló ülepedési képessége, ami nagyban megkönnyíti az üzemeltetést. A keletkező iszap kellően stabilizált és patogénmentes. Az élelmiszer iparra jellemző a szezonális jellegű csúcsüzemelés. Az ilyen jellegű termelésnek kiválóan megfelel az a tulajdonság, hogy az anerob tisztítók iszapja akár egy évig is életben tartható táplálék nélkül is.

Intenzív anaerob tisztítás előnyei II. nagy iszapkoncentráció (60g/l) → nagy terhelhetőség (akár 15-30kg KOI/m3d) nagy gázkihozatal (akár 80-90%) a szennyvíz energiatartalmának (akár 70-80%-át) visszaforgathatja az energia egy része villamos energiává alakítható (kogenerációs kiserőművekkel) → akár a teljes gyártási technológia energiaigénye fedezhető belőle A intenzív anaerob rothasztókban kialakuló granulált iszapnak köszönhetően akar 60g/l aktív eleven iszap tömeg is előállhat, minek következtében a térfogati terhelés akár 15-30 kg KOI/m3d is emelhető. Ez több mint tízszerese az aerob tisztítók térfogati terhelhetőségének. Intenzív anaerob tisztítókkal akár 90-95%os gázkihozatal is aminek 70-80%-át energiaként lehet hasznosítani, kogeneráció segítségével, így akár a teljes gyártási technológia energia igénye is fedezhető.

Intenzív anaerob tisztítás előnyei III. Közvetlen energia kinyerés Feltételei: Koncentrált szennyvíz (4000 mg KOI/l fölött autotherm) a megfelelő hőmérséklet folyamatos fenntartása Megoldandó: a megfelelő fázis szeparáció és gáztisztítás A közvetlen energiakinyerés feltétele a magas szerves anyag koncentráció. 4000 mg KOI/l fölött a folyamat autotherm, az ennél magasabb KOI koncentráció már energia nyereségként jelentkezik. Mindenképp megoldandó feladat a megfelelő fázis szeparáció és gáztisztítás.

Intenzív anaerob tisztítás hátrányai csak koncentrált szennyvizeknél gazdaságos (a legújabb rendszerek 100 mgKOI/l-rel is üzemelnek) az elfolyó vizet tisztítani kell ammónia illó savak nem fermentálható oldott szerves anyagok ezért hagyományos AS eleveniszapos utótisztítás kell kövesse (pl.: települési tisztító) fokozottan érzékeny a hőmérséklet ingadozásra üzemeltetése nagy szakértelmet kíván A technológia hátránya, hogy csak koncentrált szennyvizek esetében gazdaságos, azonban a legújabb rendszerek már 100mgKOI/l-rel is üzemelnek. Mindenképp fontos megemlíteni, hogy az anaerob tisztítást követően az elfolyó vizet mindig tisztítani kell. Ennek oka, hogy az elfolyó tisztított víznek magas az ammonium tartalma, továbbá tartalmaz illó savak és nem fermentálható oldott szerves vegyületeket. Ezek megfelelő anaerob rendszerekben eltávolíthatóak pl a helyi települési szennyvíztisztítóban. Az anaerob rendszerek fokozottan érzékenyek a hőmérséklet ingadozására. A reaktorban kialakult, adott szennyezőhöz adaptálódott kultúra igen hőmérséklet érzékeny, a stabilis üzem feltétele a megfelelő hőmérséklet biztosítása. Üzemeltetésük mindenképp nagy szakértelmet kiván.

A nagy teljesítmény elérésének feltételei életképes nagyon aktív iszaptömeg fenntartása megfelelő környezeti tényezők fenntartása (T, pH, makro-, mikro-tápanyagok, toxikus és gátló komponensek) megfelelő érintkeztetés biztosítása Figyelembe kell venni hogy az anaerob baktérium társulások specifikus aktivitására károsak lehetnek az anyag közbenső és végtermékei is. Ezért a megfelelő környezeti tényező minden mikroorganizmus csoportra érvényes amelyik részt vesz az anyag átalakításában. (összetettebb szerves anyagok hidrolízise, savakká, hidrogénné és metánná alakítása)

Gyakorlati alkalmazás – UASB Upflow Anaerob Sludge Balanket kiváló iszapülepedés ↓ iszapvisszatartás nem probléma Nagy hidraulikai terhelhetőség (max. 2 m/h feláramlási sebesség) nincs mechanikai keverés (betáplálás és keletkező gáz elegendő) Továbbfejlesztés → IC-UASB

Gyakorlati alkalmazás – EGSB I. Expanded Granular Sludge Bed csak garnaulált iszap ↓ még kedvezőbb ülepedés az USAB technológia előnyeivel rendelkezik 5-10, de néha 20 m/h feláramlási sebesség geometriája miatt helytakarékos Továbbfejlesztés → UFB-EGSB

Köszönöm a figyelmüket!