A mechanikailag eltávolítható
szennyezés után a még magas szerves és lebegő anyagtartalmú
szennyvizet
mesterséges vagy természetes biológia
folyamatok révén tisztítják tovább. A biológiai szennyvíztisztítás
a mikroorganizmusokban lejátszódó biokémiai reakciókon
alapul. A biológiai tisztítás lényegében
az élővizekben
illetve a talajban lejátszódó tisztításhoz hasonlít. Attól
függően, hogy a mikroorganizmusok működésükhöz oxigént
igényelnek-e, beszélhetünk aerob, illetve ha nem igényelnek-, sőt
tevékenységükre káros akkor anaerob mikroorganizmusokról,
és ennek megfelelően aerob illetve anaerob tisztításról. Az
aerob és az anaerob szennyvíztisztítás
során a
mikroszervezetek a szennyvízben található szerves anyagokat használják fel
energiatermelésre, lebontási termékeik, kis molekulájú
stabil vegyületek, mint például szén-dioxid, metán,
kén-hidrogén, ammónia stb. A szerves anyagnak a sejtekbe
beépült része ülepítéssel eltávolítható a rendszerből,
mielőtt a megtisztított
szennyvíz a befogadó vízfolyásba kerülne. Az
energiatermelés során a szerves anyag többi részéből képződő
stabil végtermék egy része gáz alakban távozik a rendszerből.
Az aerob folyamatok biztosításához állandó
oxigénellátásra van szükség, amelyet mesterséges levegő bejuttatással,
levegőztetéssel biztosítanak. a tisztítóberendezésben. A
biokémiai folyamatok vagy természetes, vagy mesterséges úton
mennek végbe. A természetes folyamatok játszódnak le az élővizek
öntisztulása során a szennyvízöntözésnél és a talajon való átszűrésnél.
Mesterséges eljárások azok,
melyek során a mikroorganizmusok tevékenységéhez szükséges
feltételek mesterségesen emberi beavatkozás után teremtődnek
meg. A természetes és mesterséges folyamatok alapfolyamatait
tekintve lényegében azonosak és technológiailag
kombinálhatóak. A mesterséges berendezések segítségével
azonban a folyamatok kisebb helyen és gyorsabban játszódhatnak
le, amelynek az ára a magasabb energia és üzemeltetési
költsége.
A mesterséges tisztítás folyamata jól szemlélhető az iszapszaporodási
görbével, ahol az x tengelyen a levegőztetési időt, a függőleges
tengelyen a mikroorganizmusok számát, illetve ennek megfelelő
iszapkoncentrációt tüntetik fel. A tisztítás során a
pelyhek érintkezésbe kerülnek a szennyvízzel és abszorbeálják
környezetükben lévő oldott és lebegő anyagot. Ez egy
gyorsan lejátszódó folyamat, ahol a szerves anyagszennyeződés abszorbeálódik, ez az
iszapszaporodási görbe kezdeti szakasza. A következő fázisban
a mikroszervezetek diffúzió révén táplálkozni kezdenek, a
vízben lévő szerves anyagból, az iszapszaporodási görbe 1.
és 2. szakaszára jellemző, hogy ebben az esetben a
mikroszervezetek mennyisége viszonylag kicsi, viszont a
tápanyag mennyisége relatíve sok, tehát a szaporodás
logaritmikus mértékben
növekszik. A szaporodás mértéke az oxigén ellátottság
függvénye, tehát amennyiben ez nem limitáló tényező, akkor
gyors szaporodással számolhatunk. A görbe további szakaszát
elemezve látható, hogy az iszapkoncentráció egységére jutó
tápanyag csökken, így a
mikroszervezetek szaporodása is csökkenő mértékű lesz, majd
a 3.-4. szakaszban táplálék hiánya miatt vízben el is
halnak. A külső tápanyag fogytán a mikroszervezetek egyre
nagyobb mértékben szorulnak a sejtjükben felhalmozódott
tápanyagra. Előbb a csökkenő
elhalás következik be, ez a 4-5 szakasz, majd külső tápanyag
teljes elfogyása után már saját protoplazmájukat élik fel.Iszapkor szerinti osztályozás
Az eleven iszapos rendszereket az
iszapkortól függően három csoportba sorolhatjuk:
Nagy terhelésű rendszerek,
ahol a szennyvíz szuszpendál szilárd anyagainak
koncentrációja és térfogati terhelése nagy. Ennek
megfelelően a tápanyag/mikroorganizmus
terhelés aránya 0,4-1,5. Az iszapkor 0,5-2 nap. Az ilyen
nagyterhelésű rendszer minden más eljáráshoz képest
kisebb tisztított szennyvíz minőséget produkál. A
rendszer üzemi egyensúlya a többi eljáráshoz képest
könnyebben felborul, ezért szigorúbb és gyakoribb
üzemeltetési szabályozást igényel. A hagyományos rendszerek a
következő csoport, ahol a tápanyag mikroorganizmus
terhelés 50%-al kisebb a nagy terhelésű rendszernél.
A iszapkor 3,5-7 nap. Ez az eljárás jó minőségű
tisztított szennyvizet eredményez, és bizonyos
mértékű lökésszerű terhelést. A rendszer részei
az előülepítő, a levegőztető eleveniszapos medence, utóülepítő,
iszaprecirkulációs ág és a fölös iszap
elvezetésére szolgáló ág. A medence tervezésekor a
következőket kell szem előtt tartani: a térfogati BOI
terhelés felvételekor a terhelés elosztására
gondolni kell. Az eleveniszapos medence elején a kezdeti
oxigénigény nagy. A szélsőséges szervesanyag
terhelés változása gondot okozhat. A levegőztető
medence levegőztetése szempontjából is különböző
változatok alakultak ki. Ilyenek a lépcsős levegőztetés,
a kontakstabilizáció, a teljes keverésű rendszer, a mérsékelt
levegőztetésű rendszer, kétlépcsős rendszer, és
esetleg tiszta oxigén alkalmazása levegő helyett.A harmadik csoportba
tartoznak azok a tisztítóművek, ahol az eleveniszapos
rendszerekben a huzamos idejű levegőztetés, ami
viszonylag kis szervesanyag terhelést, és hosszú levegőztetési
időt igényel, így az eljárás általában kisebb
kapacitású. Előre gyártott tisztító telepeken, vagy
u.n. totáloxidációs telepeken alkalmazhatóak. Jellemzői,
hogy a legstabilabb üzemű, ami a mikroorganizmusokhoz viszonyított
kis tápanyagterhelésnek köszönhető. A jellemző
iszapkor általában 10-20 nap. Az elfolyó szennyvíz
szuszpendált szilárdanyag tartalma a hagyományos
rendszernél általában nagyobb. A rendszerből az előülepítő
hiányzik, ennek célja
az iszap kezelés és az elhelyezés egyszerűsítése.
További kivonatok a következőről A biológiai szennyvíztisztítás elméleti alapjai