AQUASYS SBR vezérlés

A szakaszos üzemű szennyvíztisztító rendszerek (SBR – Sequenching Batch Reactor) egyik nagy előnye az egyenes átfolyású rendszerekkel szemben, hogy folyamatirányításuknak köszönhetően igen rugalmasan alakíthatók a helyi adottságokhoz. Mivel a szennyvíztisztítás egyes lépcsői nem térben, hanem időben elválasztva követik egymást, nem szükséges különböző biológiai terek és ülepítő tér kialakítása, a biológiai folyamatok és az azt követő fázisszeparáció is egy reaktortérben valósítható meg.

A hagyományos SBR tisztítási technológia esetében azonban a ciklusszervezés statikus időtagok alkalmazásával történik, azaz az egyes ciklusokban megvalósított lépések (feladás, anoxikus idő, levegőztetés idő, ülepítési idő, iszapelvétel, pihentetés) hossza előre definiált, mely időtagok összessége adja az előre meghatározott, általában napi 3 db. 8 órás ciklust.

Könnyen belátható, hogy egy előre beállított statikus időtagokkal működő tisztító a változó vízminőségek esetén változó vízminőséget is produkál. Jellemzően az ilyen rendszerek úgy kerülnek beállításra, hogy a csúcsterhelések esetén is megfelelő vízminőséget biztosítsanak, amely azonban az alulterhelt időszakokban szükségszerűen túlzott energia bevitelt, vegyszerfelhasználást, géphasználatot – amortizációt eredményez.

A fejlesztésünk során a fent ismertetett rendszerkialakításban a hagyományos időtagokon alapuló folyamatirányítást fejlesztettük, amelynek segítségével:

  • a reaktorra egyszerre feladott szennyvíz mennyisége,
  • az egyes biológiai tisztítási folyamati lépések hossza,
  • az ülepítés és iszapelvétel ideje is maximálisan az adott szennyvízjellemzőkhöz igazítható, illetve
  • a rugalmas folyamatirányítás az egyes folyamatokat meghatározó algoritmusoknak köszönhetően a szennyvíz jellemzőinek változását is hatékonyan kezeli.

Megvalósított fejlesztésünk során a hagyományos szakaszos üzemű berendezésekhez képest lényegesen nagyobb fajlagos terheléssel üzemeltetethető AQUASYS SBR vezérlésű rendszert dolgoztunk ki, mely az SBR technológiákban megszokott idő alapú ciklusszervezés helyett a telepített on-line szondák mérési eredményeit felhasználó, dinamikus folyamatirányítással működik. Az AQUASYS SBR vezérléssel működő technológia így képes adott szennyvízjellemzőkhöz igazodva működni. Az eljárás legfőbb előnye, hogy:

  • automatikus üzemelése – rugalmas folyamatirányításának köszönhetően – egy előre meghatározott keretek között a nyers szennyvízjellemzőkhöz dinamikusan alkalmazkodik, ezzel
  • az üzemeltetési költség csökkenthető,
  • az elfolyó vízminőség megfelelő tartományban tartható.

Az AQUASYS SBR vezérlés alapvetően nitrogén tartalmú kommunális és/vagy ipari szennyvíz szakaszos üzemű tisztítására alkalmas, dinamikus időtagok alkalmazásával. A végbemenő folyamatok on-line monitorozásával és ehhez kapcsolódó folyamatirányítással biztosítható az adott szennyvízjellemzőkhöz, valamint azok változásaihoz igazodó rugalmas, megfelelő hatásfokú és költségtakarékos szennyvíztisztítás.

Az AQUASYS SBR vezérléssel működő technológiában az időtagok kizárólag biztonsági funkciót töltenek be (a vízszintek mellett).

Tisztítandó szennyvíz feladása az AQUASYS rendszerben

A feladást nem vízszintre vezéreljük, hanem meghatározzuk a feladni kívánt szennyezőanyag mennyiséget, és ezt a mennyiséget adjuk fel. Ha a nyers szennyvíz híg, akkor nagyobb mennyiséget, ha töményebb, akkor kisebb mennyiséget vezetünk az SBR reaktorba. Ennek indoka és előnye, hogy a biológiai folyamatokban alapvetően a biológiai terhelés a meghatározó, tehát az, hogy mennyi szennyezőanyaggal terheljük az egységnyi mennyiségű mikroorganizmust (kg anyag/kg mikroorganizmus×nap), mennyi táplálékot kap. Az alulterhelés és a túlterhelés is hátrányos a mikroorganizmus kultúra számára. Ezen a módon be lehet állítani az optimumot (kg/kg×nap), mivel tudjuk, hogy mennyi a mikroorganizmusok mennyisége az SBR reaktorban (kg) és mivel mérjük a nyers szennyvíz minőségét (szennyezőanyag tartalom g/m3), tudjuk, hogy mennyit kell feladni (m3) egy ciklusra, hogy ne terheljük túl a mikroorganizmus állományt.

Levegőztetési lépés az AQUASYS rendszerben

A levegőztetési lépés hosszát alapvetően nem idő alapján állítjuk be (a biztonsági időtagon belül), hanem az ammónium koncentráció alapján és annak függvényében állítjuk le a levegőztetést. Ennek indoka és előnye, hogy a mikrobiológiai folyamatok közül az ammónium (NH4+) oxidációja a leglassúbb. Azaz ez határozza meg a levegőztetés lépés hosszát (ha jó vízminőséget és takarékos üzemet akarunk elérni). Ha a vízminőség ismerete nélkül előre beállított időtagok mellett túlterheltük a rendszert, vagy a beállított időtag túl rövid lenne akkor az elfolyó szennyvízben nagy (esetleg határérték feletti) lenne az ammónium koncentrációja. Ha azonban a levegőztetési lépésben – a fent leírt oldott oxigén szabályozáson túl – mérjük az ammónium koncentrációját is, akkor le tudjuk állítani a levegőztetést, amikor már elfogy az ammónium (vagy határérték alá kerül) a tisztítandó szennyvízáramból. Így nem lesz határérték felett az ammónium az elfolyó vízben, továbbá nem levegőztetjük túl a rendszert akkor, amikor már elfogyott az ammónium.

Anoxikus lépés az AQUASYS rendszerben

Az anoxikus lépés hosszát, amint ezt már korábban ismertettük, nem egy beállított időtag alapján határozzuk meg, hanem mérjük a nitrát koncentrációját. Ennek indoka és előnye, hogy a nitrát a levegőztetett szakaszban keletkezik a feladott szennyvíz ammónium tartalmából (a mi rendszerünkben ezt kontroláljuk a feladás kontrolálásával). A nitrát csökkenése is alapvetően mérhető folyamat – on-line szondákkal – azaz, ha túl rövid az előre beállított lépés, akkor határérték felett lesz a nitrát, ha túl hosszú, akkor pedig időt veszünk el a többi eljárási lépéstől. Ezért mérjük a nitrátot, és az előre beállított határértéknek megfelelően állítjuk le ezt a szakaszt, és indítjuk a ciklusban a következő lépést.

Különösen előnyös (kiváltképp ipari szennyvizek esetében) az a vezérlési mód, amely szerint az anoxikus lépésben folyamatosan mérjük a nitrát koncentrációjának csökkenését. Ha az anoxikus szakaszban nem csökken olyan gyorsan a nitrát, ahogy az eljárásban szükséges, akkor egy külső, könnyen hasznosítható tápanyag adagolás lehetősége is biztosítható. Ennek indoka és előnye, hogy az ipari szennyvíztisztításban – számos iparágban: húsipar, állati hulladék feldolgozás, biogáz gyártás – a szennyvízben keletkező nitrát eltávolítására nem elégséges a nyers szennyvíz szerves anyag tartalma. Ilyen esetben külső segédanyag/tápanyag adagolás szükséges. Ezt azonban a legtöbb rendszerben előre beállított mennyiségek alapján hajtják végre, nem takarékoskodva így a tápanyaggal. Ezzel szemben az AQUASYS rendszerben az anoxikus lépésben maximálisan hasznosítjuk a nyers szennyvíz szerves anyag tartalmát, tehát megvárjuk, amíg kellően gyors a nitrát eltávolítása a betáplált nyers szennyvíz szerves anyag tartalmának hasznosításával, és csak a nitrát tartalom lassuló csökkenése után adagoljuk a segédtápanyagot, amellyel segédtápanyag takarítható meg és javítható a tisztított víz minősége.

Takarékos üzem az AQUASYS rendszerben

Az egyes, jellemzően 8 órás ciklusokban nyert időt „takarékos üzemmel” töltjük ki, ami azt jelenti, hogy a folyamatos keverés mellett, minimális időre be-be indítjuk a levegőztetést, biztosítva ezzel a mikroorganizmusoknak a megfelelő életfeltételeket. Ennek indoka és előnye, hogy ha gyorsabban lezajlanak a folyamatok (mivel az eddig ismert rendszereket alapvetően túlbiztosítva üzemeltetik), akkor egy energiatakarékos belső programot indítunk, amely biztosítja a minimális üzemeltetési költséget.

Tisztított víz és fölösiszapelvétel az AQUASYS rendszerben

A szakaszos szennyvíztisztítási eljárásban a tisztított víz és a tisztítás végző eleveniszap elválasztása kritikus, általában idővezérelt feladat. A korszerű analitikai eszközök kombinálásával, újszerű felhasználásával, a piacon elérhető megoldások módosításával automatizálható. A kifejlesztett folyamatirányítási rendszer így biztosítja az automata iszapkoncentráció szabályozást. A rendszer a mért iszapkoncentráció, valamint az iszapszint adatokból matematikai összefüggés alapján, ciklusonként számítja és meghatározza a fölösiszap elvételi szivattyú működési idejét. Továbbá biztosítja a tisztított víz elvétel korszerű automatizálását is (az úszó dekantálási rendszert az iszapszint csökkenésének megfelelően szabályozza). Az eljárással az eleveniszap megfelelő ülepedési képessége esetén az ülepítési idő csökkenthető, rossz iszapülepedés esetén pedig az elfolyó vízminőség javítható.

Az AQUASYS SBR vezérlés előnyei

  • A rugalmas folyamatirányításnak köszönhetően előre meghatározott keretek között adott nyers szennyvízjellemzőkhöz dinamikusan alkalmazkodik a rendszer, ezzel az üzemeltetési költség csökkenthető, az elfolyó vízminőség megfelelő tartományban tartható. Célja a befolyó vízminőséghez igazodó ciklusszervezés, amely így kedvezőbb tisztított vízminőséget és energiatakarékos üzemvitelt biztosít.
  • Az alkalmazott feladási móddal a biológia alulterhelése és túlterhelése is elkerülhető, a terhelés optimális tartományban tartható.
  • Az oxikus lépés ismertetett szabályzásával elkerülhető a felesleges és energiapazarló levegőztetés abban az esetben, ha az ammónium már elfogyott a rendszerből, vagy a kívánt érték alá csökkent.
  • A pH szabályzás lehetőségével nagy nitrogén tartalmú ipari szennyvizek esetén is könnyen tartható az optimális tartományban a rendszer kémhatása.
  • Az anoxikus lépés ismertetett szabályzásával az elfolyó összes nitrogén határérték könnyebben tartható, mint egy hagyományos SBR rendszerben, emellett elkerülhetők a túlzott és igen költséges, mennyiség alapú szerves tápanyag adagolásból adódó többletköltségek.
  • Az iszapkoncentráció és fölösiszap elvétel ismertetett szabályzásával a kívánt, és a megfelelő hatékonyságú tisztításhoz szükséges iszapkoncentráció tartása egyszerű, automatikus.
  • A paraméterek alapján vezérelt dekantálási módszerrel a dekantálási idő minimalizálható, a tisztított vízminőség javítható.

Összességében a vezérlés alkalmazásával mind a beruházási mind pedig az üzemeltetési és fenntartási költségek minimalizálhatók, miközben a tisztított szennyvíz minősége a befogadó határértékeknek megfelelő szintre szabályozható.