A szürke szennyvíz tisztításának módjai Egy fürdőszobával, angol WC-vel ellátott, automata mosógéppel felszerelt, 4 fős háztartásban átlagosan naponta 600 liter. háztartási szennyvíz keletkezik. Ebből 350-400 liter a kevésbé szennyezett, úgynevezett szürke szennyvíz. A szürke szennyvíz kategóriája azt jelenti, hogy nem tartalmazza a vízöblítéses WC használatból keletkező fekáliás szennyvizet. Utóbbit fekete szennyvíznek is nevezik. A
szürke szennyvíz mindössze 1/9-ed annyi szennyeződést tartalmaz, mint a fekete szennyvíz. (A szürke szennyvizet az 12056-1. sz. európai norma fekáliamentes, csekély mértékben piszkos szennyvízként definiálja.) Egy háztartásban akkor keletkezik (csak) szürke szennyvíz, ha komposztáló toalett működik vízöblítéses WC helyett
1. ábra Ahol keletkezik a szürke szennyvíz (kékkel jelölve) és ahol felhasználható (zölddel jelölve)
körülbelül 30 ezer olyan anyagot használunk, amely belekerül, vagy bele kerülhet a szennyvízbe, és a használatos szennyvíztisztító berendezések nem tudják ezeket hatástalanítani. A szürke szennyvízzel a környezetbe kikerülő lassan, vagy alig lebomló, ún. perzisztens anyagok nagy veszélyt jelentenek a környezetre. A háztartásunkban keletkező szürke szennyvizünk minőségét tudatos vásárlással és fogyasztással alakíthatjuk. A legfontosabb talán a környezetkímélő mosó- és mosogatószerek használata. Ma már számos környezetkímélő mosószer kapható, de létezik igazi öko-mosási alternatíva is. Ez a fáról szüretelt mosószer, az indiai mosódió héj. A mosódió héjából kioldódó saponin kitűnő mosószer, 1kg elegendő egy évre, heti 2-3 mosást figyelembe véve, így nagyon olcsó is. A gyakorlati tapasztalatok szerint 2. ábra Környzetkímélő és olcsó mosószer alternatíva az indiai mosószódával és nátrium-perkarbonáttal kiegészítve mosódió felveszi a versenyt az általánosan használt mosó(vagy, ha az utóbbit elkülönítve vezetik a csator- szerekkel, ugyanakkor környezetbarát anyagokról van szó. nahálózatba). A szürke szennyvíz, szűrés és fertőtlenítés A Sapindus nemzetségbe tartozó növények termését az emután bizonyos korlátok között újrahasznosítható a háztartás- berek már régóta használják tisztító hatása miatt. Manapság ban WC öblítésre és a kerti öntözésre. A szürke szennyvíz a mosódiót leginkább Indiához kötjük, de a nemzettség száakkor hasznosítható, ha nem tartalmaz a környezetre veszé- mos faja például Amerikában is megtalálható, ahol már az lyes anyagokat. Ez rajtunk múlik. A kutatások szerint ma indiánok is használták a növény termését mosáshoz. A
mosódió nagyipari hasznosítása két fajhoz köthető: Sapindus Trifoliatus-hoz és a Sapindus Mukorossi-hoz. A legtöbb oldal csak a Mukorossi-t említi, mert a nagyobb mérete és saponin hatóanyag tartalma miatt ezt használjuk mosáshoz. A Trifoliatus termését pedig jellemzően gyógyászati és kozmetikai célokra használják. A legnagyobb termelőnek számított Indiában a Mukorossi északról, a Trifoliatus délről származik. A két fajnak más a virágzási és termési időszaka. Az angolul soapnut (szappandió) fának nevezett növény (Sapindus Mukorossi) Dél-Kelet–Ázsiában, pl. Indiában, Indonéziában és Nepálban őshonos. A fa levelei hosszúkásak, párosan szárnyaltak, a fa törzse egyenes és henger alakú. A fa 25 méter magasra nőhet, és lombkoronája az 5 méteres átmérőt is elérheti. 9 év után hoz termést és átlagosan 70 évig él. A szappanfa július és augusztus között virágzik. Fehéres virágai, 10- 25 cm hosszú virágfüzérben állnak. A termések július és augusztus között kezdenek el fejlődni, és november/december tájékán érnek meg. Az érett diók aranyszínűek és ragacsosak. A leszüretelt mosódiót megszárítják, a szárítás során színe vöröses barnává válik és ragacsossága alábbhagy. A fekete belső mag, sem étkezésre, sem mosásra nem alkalmas. A dió héja viszont 14-15%-os koncentrációban saponint tartalmaz, mely vízzel
3. ábra A mosódió fa (Sapindus Mukorossi) virága érintkezve jelentős mosóerővel rendelkezik. A saponin egyéként a fa természetes védekező rendszerének része. A növény így védekezik az esetleges gombák vagy rovarkártevők ellen. Nemhiába mondják, hogy a
4. ábra Tenzidek (detergensek) mosódióhéjból főzött oldattal kiválóan felvehetjük a versenyt a tetvek ellen is. (www.zoldpolc.hu) Környezetbarát mosogatószerekből is nagy a választék, de használhatunk olyan klasszikus szereket is, mint az ecet, a
mosószóda, a borax. A hagyományos mosóporok, tisztítószerek számos agresszív anyagot tartalmaznak, például foszfátot, amely megakadályozza a baktériumokat, hogy szennyvizekben található anyagokat lebontsák, és hasznosítható formában a talajba visszajuttassák. Számos,
a háztartásban használt tisztítószer – adalékanyagai révén – tönkreteszi a biológiai szennyvíztisztítókat. A mosószerekben található tenzidek felületaktív anyagok, melyek erősebb kapcsolatot létesítenek a textillel, mint a kosz, így beékelődnek a kettő közé és leválasztják, majd szétoszlatják a szennyeződést. Viszonylag környezetbarát előállítású tenzid a szappan, ami kézi és gépi mosáshoz is használható. A vízlágyítók kemény vízben a mosószerek hatékonyságát növelik. A mosógép vízkövesedéséért is a kemény víz a felelős. Ezt környezetbarát módon is megelőzhetjük, ecetes öblítéssel. Vízlágyításra leginkább foszfátot használnak, amely a természetes vizekben a kialakuló oxigénhiány miatt a halak és más vízi élőlények pusztulását okozza. A foszfátot helyettesítheti zeolit is, ami kevésbé terheli a környezetet, de a legkörnyezetkímélőbb altrenatíva erre is a mosószóda. A mosószerekben találhatók lúgok is, ezeket zsíroldó hatásuk miatt használják: mosószódával helyettesíthető. Tartalmaznak úgynevezett vázanyagokat, pl. polifoszfátot is, melynek hatásáról a foszfátnál volt szó. A mosóporok enzimeket is tartalmaznak: ezek 60 fok feletti hőmérsékleten lebomlanak még azelőtt, hogy eltávolítanák a foltokat. Allergiás reakciókért felelős, mert az enzimek az emberi test számára idegen fehérjék, amik ellen allergiával védekezik a szervezet. Van a mosóporokban oxidatív fehérítőszer: leggyakrabban nátrium-perborát. Ennek fehérítő hatása hideg vízben érvényesül a leginkább. Ön-
magában, tisztán is kiválóan alkalmas folttisztításra. Az optikai fehérítőszerek: szerves vegyületek, amelyek megkötődnek a ruhán. Elnyelik az ibolyántúli sugárzást, és kék fényt bocsátanak ki, így kioltják a textília sárgás színárnyalatát. A ruha ragyogó fehérnek látszik. Felesleges adalék. Vannak még a mosóporban segédanyagok, ezek illatosítanak, gátolják a habképződést, elősegítik a szennylebegtetést. A szintetikus mosószerek tömegének egyharmada a töltőanyag: felesleges teher a környezetnek, a pénztárcának, és a csomagot cipelőnek. A szürke szennyvíz tisztítására, újrafelhasználására számos berendezést gyártanak. Ezek egyike az AquaCycle berendezés család, amely vegyi anyagok hozzáadása nélkül megtisztítja a zuhany- és fürdővizet egy szabadalmaztatott eljárással. Az így létrejött víz tiszta, higiénikus, így felhasználható WC öblítésre, takarításra és viráglocsolásra. Minősége megfelel az EU-irányelveknek, a szennyes ruha is minőségkárosodás nélkül kimosható benne. Az AquaCycle berendezések különféle mértben kaphatók, teljesítményük napi 600 és 10.000 literes kapacitás között változik. A berendezések három modulból állnak. A berendezésben előbb megtörténik a mechanikai szűrés, majd a biológiai tisztítás, végül az UV-lámpás fertőtlenítés. Az AquaCycle nagyobbrészt automatikusan, alacsony fenntartási költségekkel működik.
4. ábra Az AquaCycle berendezés felépítése Hasonló, magyar gyártmányú a BV-I házi szennyvíztisztító berendezés. Használatával a keletkezési hely közvetlen közelében megtörténik a háztartási szennyvíz megtisztítása. tisztított víz öntözésre újrahasznosítható, vagy alkalmas befogadóba engedhető. Egyszerű szerkezete, gazdaságos beszerzési ára és alacsony üzemeltetési költsége következtében használata elterjedt, jelenleg közel 1000 db
működik Magyarország területén. A BV-I. szennyvíztisztító nemcsak a szürke szennyvízzel birkózik meg. A szokványos háztartási szennyvizet biológiai úton tisztítja, 95-98 % hatásfokkal, nagy megbízhatósággal. Szerkezeti kialakítása biztosítja a szennyvíz mennyiségi és minőségi kiegyenlítését, a levegőztető-keverő berendezés a szükséges oxigéntartalmat és az iszap állandó lebegésben tartását, utóülepítő része pedig az állandó, és külön berendezést (iszapszivattyút) nem igénylő iszaprecirkulációt. A BV-I. hidraulikus terhelhetősége 1,3 m3/nap, ebből adódóan családi házak, kisebb társasházak, panziók, szállodák, üzemek, irodák kommunális szennyvizeinek tisztítására kiválóan alkalmas. Működése szagmentes és zajtalan, a kert összképébe beleillik, ezért a lakóházak közvetlen közelében is elhelyezhető. Szippantást csak takarítás jelleggel, évi 1 alkalommal igényel a kiülepített ásványos jellegű szennyezők és a felúsztatott zsírok eltávolítása végett. A szennyvíztisztítás környezetkímélő és igen hatékony módja a nádgyökérzónás szennyvíztisztítás. Ez a technológia Nyugat-Európában elterjedt, sőt, az Európai Unió a tagországoknak elő is írta az ilyen típusú szennyvíztisztítási technológiák alkalmazásának kiszélesítését. A nád-
először oldattá válik, a szennyezések elemi alkotórészeikre esnek szét. Ezt követően a mikroorganizmusok munkája eredményeképpen e szervetlen oldatokból élő szubsztanciák keletkeznek, melyeket a növények fölvesznek és beépítenek, így a víz megtisztul. A lebontási, tisztítási folyamatok télen is működnek, a talaj hőszigetelő hatása, és a lebontási folyamatok saját hőtermelése révén. Ez a természetes folyamat állandóan zajlik a vízparti nádasokban, azonban egy tisztító esetén megfelelő körülmények teremtésével a tisztítás nagyobb hatásfokkal és gyorsabban zajlik, mint a természetben. A nád mellett más növények speciális célra használhatók: a vízi jácint (Eichhornia crassipes) például virága színezéséhez a vízben oldott nehézfémeket használja fel, így azokat kivonja a vízből.
5. ábra A magyar gyártmányú BV1 szennyvíztisztító berendezés (http://www.majoros.hu) gyökérzónás szennyvíztisztítás a természetben lezajló folyamatokat alkalmazza: a technológia a nád életfolyamatain alapul. A nád üreges szárán keresztül oxigént vezet gyökereihez, így a gyökérzet környezetében nemcsak az anaerob, azaz levegőtől elzárt rothadási folyamatok zajlanak, hanem aerob, tehát oxigén jelenlétében zajló bomlás is, amely hatékony tisztítást eredményez. A folyamat során a szerves anyaggal szennyezett víz
A nádgyökérzónás szennyvíztisztítás egyszerű, hatékony és megbízható. A szennyvíz megfelelő – pl. agyagréteggel történő – szigetelés miatt a talajvízzel, vagy az élővízzel nem érintkezik. A szennyvíz először zárt előülepítőbe, vagy kavicsszűrőre kerül, ahol megtörténik a szilárd részek leválasztása. Ezután a szennyvíz a szigetelt, dréncsövezett medencébe folyik, amelynek föld ültető közegébe nádat telepítenek. A szennyvíz a talaj szintje alatt folyik be a gyökerek közé, és ott szivárog lassan tovább. Az üreges nádgyökerek biztosítják az oxigénbevitelt a talajba, a nád nagy gyökérfelülete pedig annak a mikroorganizmuskolóniának ad otthont, amely a lebontási folyamatot, a
6. ábra Kisméretű, fóliával szigetelt nádgyökérzónás szennyvíztisztító (http://treatmentwetlands.blogspot.com)
szennyvíz tisztítását jórészt elvégzi. A lebontott tápanyagokat a nád a növekedéséhez hasznosítja, s az így átalakult szerves anyagot a nádaratás során vonják ki a rendszerből. A technológia működtetéséhez szellőztető berendezésre, kémiai adalékanyagok alkalmazására sincsen szükség, a telep teljesen szagmentes. Az összes munkaerőigény a telep kaszálásában, tisztán tartásában és ellenőrzésében merül ki. Mindezek miatt a rendszer rendkívül olcsón fenntartható.
7. ábra Szürke szennyvíz kezelési sémája családi házban (Saját építésű komposztáló toalettek szerk. Ertsey Attila 1997. Ökológiai Intézet a Fenntartható Fejlődésért Alapítvány)
Az ökológiai, nádgyökérzónás technológia előnyösebb a többi szennyvízkezelési megoldásoknál. Könnyen méretezhető: egyetlen családi ház szennyvizének megtisztítására is alkalmas, de falvak, illetve városrészek szennyvízkezeléséhez is megfelelő alternatívát nyújt. Mérete a kezelendő szennyvíz mennyiségétől függ: egy lakosra 4-5 m2 terület szükséges. Környezetbarát: nem szükséges semmilyen vegyszer a működtetéshez, és tápanyagterhelést sem okoz a felszíni vagy a talajvizekben. Energiahatékony: nem szükséges villamos energia a működéséhez, a szennyvíz áramoltatása a gravitáció segítségével történik. Alacsony a karbantartási igény: minimális mozgó alkatrészt tartalmaz, melyek javítása szükség esetén helyben elvégezhető. Költséghatékony: a fenntartás költségei minimálisak. A
A hazai gyökérzónás szennyvíztisztítók üzemeltetési tapasztalatainak elemzése az ún. wetland-modell segítségével – részlet Dittrich Ernő tanulmányából ( PTE-PMMK Környezetmérnöki Tanszék, http://www.hidrologia.hu/vandorgyules/27/dolgozatok/0 7dittrich_erno.htm)
8. ábra Szürke szennyvíz kezelése a kertben (Saját építésű komposztáló toalettek szerk. Ertsey Attila 1997. Ökológiai Intézet a Fenntartható Fejlődésért Alapítvány) működtetés költsége mindössze egynegyede a szokványos szennyvízkezelési technológiák költségeinek. Vízvédelem: a tisztított szennyvíz minősége megfelel az EU-szabványoknak és -irányelvnek, a helyben való tisztítás segíti a helyi vízvédelem magas szintű megvalósítását.
A gyökérzónás szennyvíztisztítást (melyet a hazai szakirodalomban „gyökérteres” „gyökérmezős” szennyvíztisztítási eljárásnak is szoktak nevezni) a nemzetközi szakirodalomba az ún. épített wetland-ek csoportjába sorolják. Az épített wetland-ek között megkülönböztetünk szabad vízfelszínű (SVF), illetve felszín alatti átfolyású (FA) rendszereket (Jobbágy et al. 1995). A kettő közötti különbség, hogy az SVF rendszerek esetén az épített medencében elhelyezett töltőanyag felszíne felett időszakosan vagy állandó jelleggel vízátfolyás van, míg az FA rendszerek esetén a tisztítandó folyadék a medencék töltőanyagán keresztül, kizárólag a felszín alatt áramlik. Az FA rendszerű épített wetland-ket nevezik a hazai szakirodalomban gyökérzónás eljárásnak. Ez a technológia az USA-ban, az EU nálunk nyugatabbra lévő országaiban és Ausztráliában is széles körben elterjedt.
A gyökérzónás szennyvíztisztítás alapjait Kickuth 1977-ben publikálta, így az első ilyen kialakítású szennyvíztisztító telepek ebben az időszakban létesültek; a 80-as évek óta egyre nagyobb számban épülnek. Például Dániában Schierup et al. (1990) 130 meglévő hosszanti átfolyású gyökérzónás szennyvíztisztítót vizsgált. Vymazal (1999) közel 100 működő cseh hosszanti átfolyású rendszerről ad számot. Lengyelországban, napjainkban közel 150 gyökérzónás szennyvíztisztító üzemel (Bergier 2005). A gyökérzónás műtárgyak földműves kialakítású medencékből állnak, melyekbe megfelelő anyagú töltetet helyeznek el, majd ebbe ültetik a növényzetet. A növényzet bármelyik vízi-mocsári növényfajta (makrofita) lehet, azonban a nád (Phragmintes australis), sás (Carex acutiformis), gyékény (Typha latifolia) és káka (Scirpus lacurtis) a legszélesebb körben alkalmazott fajok. Ezeket a nővényeket általában monokultúrákként telepítik (Szilágyi 1994). A medencében elhelyezett töltet anyaga lehet homok, kavics, zúzalék, talaj vagy ezek keveréke. Bár az elmúlt 10 év szakirodalma a széles körben kutatott eltömődési folyamatok miatt, kizárólag jó szivárgási tényezőjű anyagok (frakcionált homok, frakcionált kavics) beépítését javasolja. A beültetett növényzet gyökérzete megfelelő telepítés, illetve műtárgy-kialakítás esetén teljesen átszövi a szűrőtöltetet.
A gyökérzónás medencében a szennyvíz tisztítása összetett (fizikai, kémiai, biológiai) folyamatok révén megy végbe. A fizikai folyamatok (ülepedés, szűrés, adszorpció, stb..) hatására nagymértékben csökken a lebegőanyagok és a kolloidok mennyisége, míg a tisztítandó folyadék szerves anyag, növényi tápanyag illetve nehézfém tartalma kismértékben csökken. A kémiai (abszorpció, kicsapódás, bomlás, stb..) illetve biológiai-biokémiai folyamatok (növényi illetve bakteriális anyagcsere, enzimatikus reakciók, stb..) révén csökken a tisztítandó szennyvízben lévő szerves anyag, mikro-szennyező, nehézfém, növényi tápanyag valamint a vírusok és baktériumok egyedszáma. A biológiai lebontást a műtárgyban több tízezer baktérium- és gombafaj végzi (Jobbágy et al. 1995). A betelepített makrofitáknak többféle szerepük van, melyeket Brix (1994) foglalt össze: - A gyökérzet felülete kiválóan alkalmas, gombák, baktériumok és egyéb tisztítást végző mikroorganizmusok megtelepedésére. - A növényzet által biztosított mikroklíma szintén a mikroorganizmusok megtelepedését, illetve szaporodását segíti. - A növények gyökérzetükön keresztül oxigént juttatnak a szennyvíztérbe, ezzel kedvezően befolyásolva a műtárgy oxigén-háztartási viszonyait. - Stabilizálják a töltetfelszínt a műtárgyban.
- A téli időszakban csökkentik a szennyvíz hő-veszteségét. - Növényi tápanyagokat vesznek fel a szennyvízből. - Életteret biztosítanak a magasabb rendű élőlényeknek - Javítják a műtárgy esztétikai képét. Konstrukciós változatok: A gyökérzónás szennyvíztisztító rendszerek lehetnek vízszintes átfolyásúak, függőleges átfolyásúak, vagy ezek kombinációi (multistage rendszerek). A függőleges átfolyású rendszereknél a legelterjedtebbek a függőleges-
lefelé áramlású műtárgyak, azonban a nemzetközi szakirodalomban több helyen előfordul függőleges-felfelé áramlású műtárgytípus is. Technológiai szempontból azonban ez a típus nem sokban különbözik a hosszanti átfolyású rendszertől, ezért ezzel a továbbiakban nem foglalkozunk. Vízszintes átfolyású rendszer esetén az előkezelt szennyvíz a műtárgyban, keresztirányban kialakított osztó drén vagy osztó árok segítségével kerül szétosztásra. A szétosztás minőségét tovább fokozza, ha az osztó drén vagy árok
9. ábra Vízszintes átfolyású gyökérzónás szennyvíz-tisztító műtárgy sematikus rajza (Dittrich 2006)
10. ábra Függőleges átfolyású gyökérzónás szennyvíz-tisztító műtárgy sematikus rajza (Dittrich 2006) környezetében nagy szemszerkezetű ún. osztótöltet kerül elhelyezésre. Ezután a kezelendő szennyvíz a tölteten, vagyis a „gyökérzónán” keresztül, halad végig a medence hossza mentén. Ezt követően a tisztított szennyvíz a gyűjtődrénbe szivárog, melyet általában a műtárgy fenekén keresztirányban helyeznek el. A gyűjtődrénből a vizet egy vagy több csövön keresztül vezetik el. A gyűjtődrén köré a megfelelő működés érdekében az osztó-töltethez hasonló szemszerkezetű anyagot szoktak elhelyezni. A javasolt töltetmélység 0,6-1m.
Függőleges-lefelé áramlású konstrukciós változat esetén a töltet felső rétegében, a műtárgy hossza mentén helyezik el az osztódréneket. A műtárgy fenekén az osztódrénekhez hasonló geometriai elosztású gyűjtődréneket építenek be. Az osztó és a gyűjtődrének között 0,5 – 1,2 m vastag szűrőtöltet végzi a szennyvíz tisztítását. A kombinált gyökérzónás szennyvíztisztítási eljárások (multistage rendszerek) a kétféle műtárgytípus előnyeit próbálják ötvözni, ezáltal fokozva a technológia hatásfokát
és üzemelési biztonságát. A rendszer alap koncepcióját Brix 1993-ban fektette le. Az egyes konstrukciós változatok előnyös tulajdonságai jobban kiaknázhatók, ha a függőleges és vízszintes átfolyású medencéket egymás után sorba kapcsoljuk. A rendszer tisztítási hatékonyságát növelni lehet a medencék között recirkulációs vonal kialakításával.
12. ábra Megoldás a mosdó szürke szennyvizének közvetlen felhasználására (www.aquaprosolutions.com)
11. ábra Megoldás a kézmosó szürke szennyvizének közvetlen felhasználására (www.science.howstuffworks.com)
13. ábra Fürdőszobai vizesblokk közvetlen összekapcsolása a szürke szennyvíz felhasználására (www.ecofriend.com)
www.eautarcie.com www.majoros.hu/ http://weblife.org/humanure/index.html http://wcs.oisz.hu/hu/page/1587/szennyviztisztito-berendezes/recing-hungarykornyezetvedelmi-kft.html www.zer0-m.org/ www.zeroenergy.hu/index_cegunkrol.htm www.grey-water.com/id19.html www.passzivhaz-magazin.hu/vizsporolas/ http://phd.okm.gov.hu/disszertaciok/ertekezesek/2005/de_1584.pdf www.constructedwetlands.net/tisza4/akos_tisza4.htm
