MICROBI
Projekt
„MICROBI – intelligens mikroreaktorok alkalmazása biológiai szennyvíztisztításban” című, PIACI KFI 2019 pályázatból támogatott projekt célja új szennyvíztisztítási rendszer fejlesztése, ami mikroméretű biofilm hordozók fejlesztésén alapul.
A szennyvíztisztítást végző biomassza jellemzően mikroszkópos léptékű, ún. eleveniszapos pelyhekbe tömörülve látja el technológiai funkcióját. Az eleveniszapos pelyhek morfológiáját azonban nem lehet szabályozni, pusztán indirekt eszközökkel befolyásolható. Ez ülepedési (fázisszétválasztási) problémákhoz vezet, illetve megnehezíti az egyes technológiai funkciók (szervesanyag eltávolítás, nitrogén és foszfor eltávolítás) hatékony megvalósítását. A spontán képződő pelyhek problémáira kínál műszaki megoldást a világon egyedülálló MICROBI rendszer, amely szabályozott paraméterekkel (ülepedési sebesség, méreteloszlás tartomány és egyéb funkcionális sajátosságok) kínál mérnöki megoldást a biológiai szennyvízkezelés területén.
Az innovatív technológia lényege, hogy a jelenleg a szennyvíztisztításban elterjedten alkalmazott eleveniszapos bakteriális pelyhek tulajdonságait egy, a pelyhek mérettartományába eső hordozóanyag (hidrogél gyöngy) alkalmazásával direkt módon befolyásoljuk. Ezáltal elérhető, hogy a hagyományos biológiai reaktorokban jellemző 5-7 kg/m3-es biomassza koncentrációt 12-14 kg/m3-re növeljük (a reaktorban alkalmazott hordozóanyag mennyiségétől függően változtatható) amellett, hogy a tisztítást végző biomassza tisztított szennyvíztől való elválasztásának hatékonyságát jelentős mértékben javítjuk. A nagyon hatékony szilárd-folyadék fázisszétválasztást a mikrohordozók speciális összetételével érjük el. A hidrogél szerkezetbe szintetizált vas-oxid jó ülepedést tesz lehetővé, illetve kedvezőtlen áramlási körülmények között elektromágnesek segítségével is eltávolíthatók a biofilmmel bevont mikrohordozók.
A fázisszétválasztás fokozása mellett a mikroméretű hordozóanyag alkalmazásának számos előnye van, melyek közül az egyik, hogy a hidrogél gyöngyök felületén kialakított biofilmben lévő biomassza közel 100%-a aktív, amely érték jelentősen magasabb, mint a hagyományos eleveniszap pelyhekben, amellyel végsősoron extra fajlagos aktivitás érhető el.
A MICROBI technológia előnyei:
- A MICROBI technológia az első generációs eleveniszapos/fix filmes levegőztetett szennyvíztisztítás és az MBR után a harmadik áttörést jelentheti a szennyvíztisztítási technológiák piacán.
- A hidrogélek (hordozóanyagok) tulajdonságait a szintéziseljárás során szabályozni tudjuk, mely által a bioreaktorokban lévő biomassza tulajdonságai is meghatározhatók. Szabályozható a biomassza ülepedési sebessége (fonalasodás esetén is). A fentiek okán magas biomassza koncentráció érhető el a reaktorokban szűrési eljárások alkalmazása nélkül (30% gél/reaktor arány esetén 12-14 kg/m3 mennyiségű biomassza érhető el).
- A hordozóanyagok felületén kialakított biofilm vastagsága 10-50 mikron, így a biofilmben kialakuló diffúziós folyamatok nem limitálják a baktériumok aktivitását. Vagyis a hordozóanyagok felületén lévő biofilmet szinte kizárólag aktív biomassza alkotja. Az elhalt biofilm a hordozóanyag felületéról leválik, melynek helyére aktív biomassza épül vissza.
- Robosztus, jellemzően kevésbé érzékeny a környezeti paraméterek (terhelésingadozás, pH és vízhőmérséklet stb.), valamint a terhelés változásaira.
- A kötött biomassza jobban ellenáll a külső káros hatásoknak, védett a kimosódással és a kedvezőtlen iszapszerkezeti változásokkal szemben.
- További előnyük, amely egyben innovációtartalmat is jelent, hogy a bennük kialakuló biomassza szerkezetét direkt és indirekt módon is szabályozni lehet, azaz kialakíthatók olyan oxikus és anoxikus reakcióterek, amelyek segítségével megvalósítható a nagy hatékonyságú nitrogén eltávolítás.
- A MICROBI technológia kisebb helyigénnyel, valamint kevesebb képződő iszappal képes a többi technológiával megegyező tisztítási hatékonyság elérésére, az eleveniszapos technológiához hasonló vagy annál kedvezőbb beruházási és üzemeltetési költségek mellett.
- A MICROBI hordozóanyag helyben, költséghatékonyan, automatizáltan gyártható, a gyártás mobilizálható (szállítható konténerbe telepíthető).
- A technológia egyszerű, új telepek esetén és meglévő eleveniszapos szennyvíztisztítók intenzifikálására is alkalmas.
- A MICROBI intelligens technológia, más biofilmes technológiákhoz képest jobban szabályozható (a kívánt ülepedési sebesség és a hordozó egyéb tulajdonságai, mint a méret, porozitás stb. a szintézis során beállítható, a hordozóanyag szivattyúzható), nem jelentkeznek a lebegő biofilmes technológiák hátrányai (nehézkes és drága gyártás és installálás, nehéz betelepítés, lehetőség az eltömődésre, a hordozók energiaigényes és nehéz lebegésben tartása).
A projekt során négyféle hordozóanyag receptúráját, szintéziseljárását dolgoztuk ki, melynek eredményeképpen négy új termék (hordozóanyag) kifejlesztése valósult meg.
Hibrid mikrohordózók fejlesztése során pedig kombináltuk az aktív szén adszorpciós tulajdonságát a vas-oxid mágnesezhető tulajdonságaival, így olyan hordozók is előállításra kerültek, amelyek hatékonyan távolítanak el bizonyos xenobiotikumokat és nehézfémeket és a tisztított szennyvíztől akár ülepítéssel, akár elektromágnes alkalmazásával rövid időn belül elválaszthatók
A MICROBI technológia félüzemi léptékű alkalmazását – a szennyvíztisztításban többnyire elterjedt – kétféle reaktor üzemeltetési módban valósítottuk meg: szakaszos betáplálású (SBR) mikrohordozós szennyvíztisztítási technológiai eljárást, valamint folyamatos átfolyású mikrohordozós szennyvíztisztítási technológiai eljárást fejlesztettünk ki.
