Környezet- és Vegyészmérnöki Tanszék
A háztartásokban keletkező szürkevizek kezelési módszereinek összehasonlítása Készítette: Izbékiné Szabolcsik Andrea
MaSzeSz Junior Vízgazdálkodási Szimpózium 2016. február 11. Budapest Kép forrás: http://www.permaship.org/projects/domestic-grey-water
Bevezetés A vízkészletünk véges és előbb-utóbb új vízforrások után kell néznünk, melynek egyik lehetősége a szürkevizek kezelése majd újrahasználata.
VÍZKÉSZLET
Édesvíz készlet Talajvíz, rétegvíz 30%
Édes víz 3% Felszíni víz <1%
-
Népesség növekedés Pazarló vízhasználat Vízhiányos területek Háborúk Globális probléma
Hó és jég kb. 70%
2
Csökkenő ivóvízkészletek, megoldás használt víz újbóli felhasználása.
Szürkevíz fogalma A szürkevizek (GW: Greywater) a háztartásokban keletkező szennyezett vizek, amelyek fürdésből, zuhanyzásból, mosogatásból, mosásból stb. származnak.
Mosogatóvíz
Mosóvíz A GW a háztartási szennyvizekhez képest kevésbé szennyezett frakció, mivel az ún. fekete víz vagy más néven fekáliás szennyvíz (WC öblítéséből származó szennyvíz) nem tartozik ide.
Fürdővíz
3
Szürkevíz mennyisége Háztartási szürkevizek (GW) újrahasználatának fontossága • 400-600 liter/család/nap vízfogyasztás. • 60-70% -a a felhasznált víznek szürkevízzé válik.
Felméréseink eredménye: • 30 háztartás vízfogyasztás adatait vizsgáltuk • 100 liter/fő/nap vízfogyasztás • vizsgált háztartások átlagos becsült GW termelése 60 l/fő/nap.
4
Magyarországi vízfogyasztás 2%
6%
7%
4%
Magyarországon a napi vízfogyasztásnak csak 15%-49%-a 7% igényelne ivóvíz minőségű vizet különböző 29% élettevékenységeinkhez. Dánia: 23% A fennmaradó hányad kiválható lenne alternatívAusztrália: forrásból12% is. 32%
Dánia: 36% Ausztrália: 18% Egyesült királyság: 28% Hollandia: 38%
13% http://www.okollegium.hu/kincsunk-a-viz
Egyesült királyság: 35% Hollandia: 29% Dánia: 14% Ausztrália: 14% Egyesült királyság: 5 12% Hollandia: 20%
Szürkevizek minősége A szürke vizek összetétele függ:
Szürkevíz
•háztartásban élők számától, •ezen személyek életkor elosztásától, •higiéniai szokásoktól, •háztartási vegyszerek használatától, •az újra használatáig eltelt tárolási időtől.
(Greywater, Grauwasser, GW)
Light GW
Dark GW
(47%)
(53%)
Fürdőszobai szürkevíz tartalmaz:
Kézmosásból származó szürkevíz tartalmaz:
szappant, sampont, tusfürdőt, testápolót termékeket, hajat.
szappant, fogkrémet, testápoló terméket, borotvakrémet, hajat.
Mosogatás során keletkezett szürkevíz tartalmaz: ételmaradékot, nagy mennyiségben olajokat és zsírokat, mosogató szert (detergens).
Mosás alkalmával keletkezett szürkevíz tartalmaz : szappant, fehérítőt, festéket, oldószereket, és nem biodegradálható ruhaszövetet.
6
(Forrás: KSH és D.M. Gha. and K.D. Yadav, 2013)
Anyag és módszer •
Klasszikus analitikai módszerek alkalmazása (TS, TDS, TSS, savasság, lúgosság, KOI, stb.)
•
Biológiai oxigénigény (BOI5) meghatározása,
•
Nem kiűzhető szerves széntartalom meghatározása (NPOC), mely gyakorlatilag azonos a DOC-val; Shimadzu TOC-VCPN készülékkel,
•
Ionösszetétel meghatározása Dionex ionkromatográfiás rendszer segítségével,
•
Nefelometria: lebegő anyag tartalom (zavarosság) meghatározása,
•
Zéta-potenciál mérés
•
7 MP-AES: mikro- és makroelemek meghatározása
•
Fotometria: ANA-detergens meghatározás
ICS-3000
Szürkevizek minősége Ivóvíz
Fürdővíz
Mosóvíz
Mosogatóvíz
(n=30)
(n=30)
(n=30)
(n=30)
Mértékegység
Min.-Max.
Min.-Max.
Min.-Max.
Min.-Max.
pH
-
6,77-8,06
6,73-7,95
7,25-10,15
6,80-7,82
vezetőképesség
µS/cm
439-631
412-610
580-3910
538-5120
TDS
mg/l
350-412
306-506
438-2236
308-2406
TS
mg/l
432,4-462
308-804
504-3856
588-4088
TSS*
mg/l
8-82,6
1-230
66-326
40-2474
Zavarosság 0,04-3,2 2,3-84,0 A kutatásainkNTU is alátámasztották, hogy a
49,5-492,8 55,6-743,6 háztartásokban fürdés, zuhanyzás és tisztálkodás keletkező szürkevizek Összes-lúgosság mmol/L 4,34-7,24 során 4,45-7,26 5,46-26,01 3,69-14,43 szennyezőanyaggal BOI5 mg/l 0,66-3,70 legkevésbé 6,67-253,3 terheltek. 46,67-1200 506,6-1233 DOC
mg/l
0,86-3,33
7,71-87,76
34,07-502,3
32,35-634,6
ANA-detergens
mg/l
-
0,01-4,18
18,32-74,12
0,54-5,51 8
Forrás: I. Bodnar, A. Szabolcsik, E. Baranyai, A. Uveges, N. Boros:Qualitative characterization of household greywater in the northern great plain region of Hungary; ENVIRONMENTAL ENGINEERING AND MANAGEMENT JOURNAL 13:(11) pp. 2717-2724. (2014)
Kezelési eljárások Előkezelés
Másodlagos kezelés
durva szűrés homokszűrés membránszűrés
koaguláció foto-katalitikus oxidáció ioncsere aktív szén adagolás
Kezelési eljárások: - Szűrés kvarchomokon - Koagulálás
RBC SBR anaerob iszapágyas kezelés gyökérteres tisztítás membrán bioreaktor
Mechanikai kezelés
Kémiai kezelés
Biológiai kezelés 9
Szűrés kvarchomokon
h= 33 cm
d= 11 cm
S Z Ű R Ő K Ö Z E G
Ugyanazt a szűrőközeget használtuk és vizsgáltuk a folyamatos terhelés okozta hatékonyság csökkenést. Szűrési hatékonyság Zavarosság: 78-99%-os csökkenés TSS (összes nem oldott anyag tartalom): 85-91% csökkenés TS (összes szárazanyag tartalom): 15-22% csökkenés
BOI5 (biológiai oxigénigény): 32-53% csökkenés Vszűrőközeg= 2,6 dm3
KOICr (kémiai oxigénigény): 56-62% csökkenés Zéta-potenciál: 5% növekedés
10
Koagulálás kolloid méretű szennyező megoldás
probléma
nem szűrhető, nem ülepíthető
kolloid rendszer destabilizálását , destabilizált részecskék egymás felé irányuló transzportját kell elérni http://water.me.vccs.edu
• Kevert fürdővíz minták
• 10 háztartás • 500 cm3 vizsgált részlet
• Fokkulálószerek • FeCl3-oldat (c=20g/l)
• Donau KlarSMART,
Donau KlarSMARTtal kezelt vízminta
• Piral 5
• Körülmények • Szobahőmérséklet
• 90 sec intenzív keverés, majd 15 percig ülepítés
A kezeletlen vízminta
Vas-kloriddal kezelt vízminta
Piral 5-tel kezelt vízminta
11
Kezelés hatására elért eredmények 1. Lépés optimális dózis meghatározása: zéta-potenciál érték 0 ±5 mV közötti érték beállítása.
Optimális dózisok
12
Kezelés hatására elért eredmények
13
Vizsgált koagulálószerek összehasonlítása Kezeletlen vízminta
Vas(III)-klorid Donau KlarSMART
Piral 5
7,53-7,49
5,87-6,13
5,74-6,37
6,7-7,08
Zavarosság csökkenés
71-97%
66-94%
(-13)-72%
DOC csökkenés
18-38%
15-33%
3-26%
Vezetőképesség növekedés
18-25%
18-34%
5-13%
pH
Az optimális dózisok Fe3+ tartalma Koaguláns és dózisa
Fe3+ tartalma (mg/l)
Vas-klorid 2. dózis (6,25 ml)
~ 90
Donau Klar smart 3. dózis (100 µl)
~ 70
Piral 5 1. dózis (50 µl)
<6
Ez a legolcsóbb is !
14
Összefoglalás • A szürkevízzel kapcsolatos vizsgálati eredmények azt mutatták, hogy a fürdővizek a legkevésbé szennyezettek, így kezelésük és újrafelhasználásra való alkalmassá tételük lényegesen egyszerűbb eljárásokat kíván meg, mint a mosó-, illetve mosogatóvízből származó szürkevizeké.
•A kezelési megoldások közül a mechanikai kezelések önállóan nem érhetnek el kellő tisztítási hatásfokot, így azok kémiai kezelésekkel történő kiegészítése szükséges. Kísérleteinkben különböző koagulálószerek alkalmazásával jelentős minőségi javulást tudtunk igazolni, mely a szűrési eljárásokkal jól kombinálható. • Megállapítottam, hogy: • a vas-(III)-klorid a leghatékonyabb és legolcsóbb koagulálószer, • ezt követően a Donau Klarsmart alkalmazása lehet még célszerű, • a Piral 5 elnevezésű koagulálószer is hatékony, de drága! •Jelenleg kísérleteket végzünk különböző vizsgálatára a szürkevizek kezelésében.
oxidatív
kezelések hatékonyságának
•További célunk, hogy ezen kezelési módszereket (szűrés, koagulálás) összehangoljuk ill. 15 optimalizáljuk.
Összefoglalás • A kezelt víz tulajdonságai alapján potenciálisan öntözésre vagy WC-öblítésre használható.
A. Összegyűjtés
B. Összegyűjtés
Mi az a szürkevíz újrahasznosítás?
Kezelés és fertőtlenítés, majd tárolás és használat
Szürkevíz felhasználás: Mosásra Autó mosásra WC öblítésre Öntözésre
Szűrés
Öntözés 16
Forrás: http://thegreenhome.co.uk/heating-renewables/rainwater-harvesting/what-is-grey-water-recycling/
Köszönöm a megtisztelő figyelmüket!
17
