Ivóvízszabványok összehasonlítása néhány vízkémiai paraméter tekintetében Tudományos Diákköri Dolgozat Hartwig Ágnes Konzulens: Dr

Ivóvízszabványok összehasonlítása néhány vízkémiai paraméter tekintetében Tudományos Diákköri Dolgozat Hartwig Ágnes Konzulens: Dr. Licskó István Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék 2000. okt. 26. BME-ÉÖK

Vízminőségi paraméterek

2000. 10. 27.

1. Bevezetés Bár a pontos időpontot még nem ismerjük, az elkövetkező évek valamelyikében csatlakozni fogunk az Európai Unióhoz. Azt, hogy ez mikor és milyen feltételekkel fog bekövetkezni, nem tudjuk. De az nagyon valószínű, hogy meg fog történni. Mielőtt az integráció létrejön, tudnunk kell, hogy ez mivel jár. Át kell vegyük az európai szabályozási rendszert, jogrendszert, szabványokat stb. többek között a műszaki életre, azon belül az ivóvízre vonatkozó szabványt is. A jelenleg érvényes európai ivóvízszabvány a ’98/83/EC (1998. november 3.) TANÁCSI IRÁNYELV az emberi fogyasztásra szolgáló víz minőségéről’ címet viseli. Ránk is ez lesz majd érvényes a jövőben, ezért a Magyar Szabvánnyal való összevetése nem mellékes számunkra. Munkám során kicsit benézve a szabványok számai mögé: összehasonlítom, értékelem őket, megállapítom, hogy ránk nézve ez mit jelent. A jelen tudományos diákköri dolgozattal célom a szabványok összehasonlítása, a szabályozás hátterének felderítése, valamint ezzel párhuzamosan az adott komponensek eltávolítási lehetőségeinek ismertetése. Ebben a dolgozatban tíz vízminőségi komponenst vizsgálok. Mind a tíz paraméter esetén a leírás egy adott szerkezetet követ, mindig ugyanúgy csoportosítom az információt. Ez alól a víz lebegőanyag- és szerves anyag tartalma kivétel, itt a komponensek más jellege miatt módosítottam egy kicsit a dolgozat szerkezetét. A vizsgálathoz a következő tíz paramétert választottam ki: ammónium-ion, arzén, bór, lebegőanyag-tartalom (zavarosság), mangán, nitrátion, nitrit-ion, szerves anyag tartalom (kémiai oxigénigény), trihalometánok és vas. Próbáltam a lényegesebbnek, érdekesebbnek vagy éppen az Európai Uniós intergráció szempontjából problémásabbnak tűnő komponeseket venni nagyító alá. A szabályozásnak, tehát a határértékek megállapításának, az egyes komponensek esetén különböző okai vannak. Talán elsőre azt gondolnánk, hogy a kérdéses anyag mérgező és ezért szabályozzuk az ivóvízben való jelenlétét, de ez a kijelentés így nem helytálló. Egyik paraméterre sem jelenthetjük ki kategórikusan, hogy mérgező. Egy anyag mérgező volta mindig egy adott koncentrációhoz kötődik. Egészen kis koncentrációban még az egyébként méregnek tekintett anyag sem mérgező hatású. Jó példa erre az arzén, melyről köztudott, hogy méreg, de megfelelő adagokban és koncentrációban az emberi szervezetbe juttatva testerősítő szer, s testsúlygyarapodást eredményezhet (Somlyódy és mtsai 2000). Látható, hogy még az egészségre káros anyagoknál sem olyan egyszerű a helyzet. A határérték megállapításának egyik lehetséges oka, hogy adott koncentráció felett a szervezetbe jutva a kérdéses anyag egészségügyileg káros hatású (pl. arzén). Azonban vannak olyan anyagok, melyek csak hatalmas koncentrációban váltanak ki az élő szervezetben egészségügyileg káros hatásokat, mégis korlátozzuk vízbeli jelenlétüket. Ennek az az oka, hogy más szempontból, pl.: esztétikailag, károsak és élvezhetetlenné, ill. céljaink szempontjából használhatatlanná teszik a vizet (pl. vas, mangán). Sokszor az az oka egy bizonyos határértéknek, hogy az adott komponens megnehezíti a vízkezelést, pl. káros anyagok képződnek, vagy ’csak’ a fertőtlenítés hatékonyságát csökkenti az adott komponens, mert reakcióba lép a fertőtlenítőszerrel. Általában ezek az okok húzódnak meg a határtértékek megállapítása mögött. Az Európai Uniós szabvány három csoportba osztja a szabályozott paramétereket: mikrobiológiai, kémiai és indikátor paraméterek. Az általam felsorolt anyagok a kémiai ill. az indikátor paraméterek közé tartoznak. Ezek az elnevezések is mutatják, hogy az indikátor 1


2000. 10. 27.

paraméterek más okból kifolyólag kerültek szabályozásra, mint a - szervezetben bizonyos koncentrációban komoly káros hatást kiváltó - kémiai paraméterek. Ezt majd az anyagok tanulmányozása során is megfigyelhetjük.

2. A kiválasztott anyagok vizsgálata 2.1. AMMÓNIUM-ION

NH4+

2.1.1. Megnevezés: francia: ammonium

angol: ammonium

német: Ammonium

2.1.2.1. Kémiai adatok: Az egy vagy több ammóniumgyököt tartalmazó vegyületeket ammónium-vegyületeknek nevezik. Az ammónium-vegyületek vizes oldatokban NH4-kationokra és savmaradék anionokra disszociálnak. Az ammónium-vegyületek gázfázisú ammónia és savak egyesülésekor v. vizes ammóniaoldat savas közömbösítésekor keletkeznek. Az ammónium bizonyos fémeket és szerkezeti anyagokat korrodeál (réz- és cink ötvözetek). A megfelelő baktériumok jelenléte, oxidatív légkör, elegendő tápanyag és megfelelő hőmérséklet esetén az ammónium oxidálódik először nitritté, majd nitráttá (nitrifikáció). Az ammónium határértéke nem egészségügyi megfontolásokon alapul. Jelenléte káros hatású a víz klórral történő fertőtlenítésekor, mert az ammónium-ion a klórral reakcióba lépve enyhébb fertőtlenítő hatású klór-aminokat képez: NH4++ HOCl → NH2Cl + H2O + H+ monoklór-amin NH2Cl + HOCl → NHCl2 + H2O diklór-amin NHCl2 + HOCl → NCl3 + H2O triklór-amin (RÖMPP Vegyészeti Lexikon 1981, AWWA 1990)

2


2000. 10. 27.

2.1.2.2. Fizikai adatok: Előfordulás: A környezetben található ammónium a mezőgazdasági, ipari és az anyagcsere-folyamatoknak köszönhetően, illetve a klóraminnal végzett fertőtlenítés eredményeként kerül a környezetbe. Mélységi és felszíni vizek természetes ammónium-tartalma 0,2 mg/l alatti. Az anaerob mélységi vizek akár 3 mg/l ammómiumot is tartalmazhatnak. Az intenzív állattartás nagy mértékben megnövelheti a felszíni vizekben jelenlévő ammónium mennyiségét. A halak, a vízi kultúra életét nagy mértékben befolyásolja a víz ammónium-tartalma. Egyes halfajáknál, pl. a pisztrángnál a 0,3-0,4 mg/l-es ammónium-koncentráció már pusztulást okoz. Ezzel párhuzamosan a nagy ammónium-tartalmú, tápanyagban gazdag környezet elősegíti az algák növekedését. Emlősök esetében toxikus hatást csak 200 mg/testsúly kg-nál nagyobb ammóniabevitelek esetében figyeltek meg. (RÖMPP Vegyészeti Lexikon 1981, WHO 1993) 2.1.3. A határértékek: A szabályzat megnevezése

Határérték megfelelő tűrhető

"EU"-1999 450/1-1989 MSZ 450/1-1978 EU WHO

98/83/EC 80/778/EEC 1993 1984

0,5

(4) (5)

0,1 0,2 1,0 0,1 0,2 1,0 0,05

mért. egys. mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

0,2 0,5 2,0 0,2 0,5 2,0 (1)

0,5

(5)

0,5

Megjegyzés (3)

talajvíz felszíni víznyerés védett rétegvíz talajvíz felszíni víznyerés védett rétegvíz

mg/l mg/l mg/l mg/l

(2)

1,5 -

(1)

IÉ: Irányadó érték EMK: Elfogadható maximális koncentráció (3) Sérülékeny vízbázisból származó víznél: 0,20 mg/l, de felszíni vízből nyert víznél 0,50 mg/l lehet. Az egyes vízadó berendezések (kutak stb.) vizét ezen határértékek (0,20; 0,50 mg/l) alapján kell értékelni, tehát nem elég, ha a követelmények a kevert víz esetében teljesülnek. Túllépés esetén tisztázandó, hogy mi a túllépés oka. Ha ez természetes folyamat (pl. lápos területen reduktív folyamat) és a műszaki védelem biztosított, akkor működhet a kút. Ha nem így van, vagyis a szennyezés lehetőségét jelzi a túllépés, akkor az érintett kutat a szolgáltatásból ki kell kapcsolni, vagy külön biztonsági intézkedésekre van szükség a mikrobiális szennyeződés megelőzésére. (4) A hatálybalépés időpontja az Európai Unióhoz való csatlakozás, de legkésőbb 2003. dec. 31., figyelembe véve a következő bekezdést is. A hatályba lépésig a jelenlegi vízminőségi előírások (MSZ 450) maradnak érvényben. Az ammóniumra megadott vízminőségi követelmény betartása alól meghatározott időre az Európai Unió illetékes szerve felmentést adhat, amit az illetékes minisztériumok (EüM, KHVM) hivatalos lapjában kell közzétenni. Ilyen esetekben az adott paraméterre - a közzétett feltételek mellett - ez az átmeneti határérték érvényes. (5) Az EU vízminőségi besorolása: indikátor paraméter. (2)

3


2000. 10. 27.

2.1.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása: Egy pillantást vetve a határértékekre rögtön szembetűnik, hogy a hazai szabvány az ammónium ivóvízben megengedett koncentrációját a víznyerőhely jellegének függvényében szabályozza, ellentétben az Európai Uniós szabvány egyetlen értékével. Bár az európai szabvány kevésbé rugalmas és a határértéke alacsonyabb, átvétele víztisztítási szempontból előnyökkel fog járni. Az ammónium-ionok ugyanis reakcióba lépve a klórral csökkentik illetve megszűntetik annak fertőtlenítő hatását. Ezzel a vízben a mikroorganizmus-pusztító hatás is csökken, megszűnik. Ennek következménye, hogy a vízelosztó hálózatban megnő a bakteriális tevékenység. A baktériumok szaporodásnak indulnak, és a csővezetékek belső felületén biofilm alakul ki. Ez vízminőségromláshoz vezet. A víz íze és szaga kellemetlenné válik, valamint a mikroorganizmusok nitrifikálják a víz ammónium-tartalmát, ami a nitrit (és esetleg a nitrát) megjelenését eredményezi a vízben. A megoldást a törésponti klórozás ill. az ammónium-ionok biológiai úton történő eltávolítása jelenti. A klór helyett használhatnának más fertőtlenítőszert, azonban az újabb problémákat vet föl. Jelenleg kb. 600 településen használnak 0,5 mg/l-nél nagyobb ammónium-ion tartalmú vizet. Ez kb. 2,5 millió embert érint. (Somlyódy és mtsai 2000) A WHO 1,5 mg/l-es ajánlása a magas ammónium-ion koncentráció miatti kellemetlen szagra és ízre alapozva került megállapításra. (WHO 1993) 2.1.5. Kezelési lehetőségek: •

Fizikai-kémiai módszerek:

• törésponti klórozás: Ebben az esetben annyi klórt adagolunk a vízhez, hogy a klór-aminok keletkezése ellenére is maradjon szabad, nem kötött állapotú klór a vízben. Ez a módszer csak kis mennyiségű ammónium vízből való eltávolítására alkalmas. A megfelelő tisztítási hatásfok eléréséhez elvileg 7,6-szoros (gyakorlatilag 8-9-szeres) klórkoncentráció szükséges. Ilyen körülmények között nem kívánatos anyagok jelennek meg a vízben (klórozott szerves vegyületek). Ezért ez az eljárás csak akkor alkalmazható, ha a vízben a THM-prekurzorok mennyisége csekély, vagyis: - ha a víz szerves anyag tartalma kicsi - a vízkezelés végén. Főleg akkor alkalmazunk törésponti klórozást a vízkezelés végén, ha ily módon küszöböljük ki a biológiai ammónium-eltávolítás elégtelenségét (pl. hideg időjárás esetén). (A törésponti klórozás megvalósulására példa többek között a Békés megyében található Doboz község (szakaszosan üzemelő töréponti klórozáson alapuló eljárás), ill. a franciaországi Essonne. (3800 m3/h vízhozam) (Degrémont 1989) • ioncsere: a mesterséges ioncserélők nem szelektívek az ammónium-ionra, az alkáli- és alkáliföldfémeket tartalmazó vizes oldatokból először a kalcium-, nátrium-, kálium- és magnézium-ionokat kötik meg. További hátrányuk, hogy nagy mennyiségű regeneráló oldat keletkezik a használatukkor, aminek az elhelyezése gondot okoz (jelentősen növeli az üzemelési költségeket). A természetes zeolitok közül a klinoptilolit tufa rendelkezik a legkedvezőbb paraméterekkel az ammónium eltávolítására. Üzemi körülmények között is alkalmazzák már. (AWWA 1990)

4


2000. 10. 27.

• sztrippelés: A sztrippelés a vízben lévő illékony anyagok gáz halmazállapotú anyagokkal történő kifúvatását jelenti. A levegővel való sztrippelés segítségével kicsi üzemeltetési költségek mellett jó NH4+ eltávolítási hatásfokot érhetünk el. Megfelelően nagy pH esetén (pH > 11) és megfelelő levegő-víz aránynál (1,5-4 m3/l) a vízben oldott ammónium-ion több mint 90 %-a eltávolítható. Ugyanis bázikus körülmények között az NH3 + H2O ↔ NH4+ + OHegyensúly balra toldódik el, és az ammóniagáz eltávozhat a rendszerből. A sztrippelés hátránya, hogy 15 Co alatt jelentősen csökken az ammónia-eltávolítás hatásfoka a gáz nagyobb oldékonysága miatt. (AWWA 1990, Degrémont 1989) • Biológiai módszerek: Az ammóniumot baktériumok segítségével is el lehet távolítani. A nitrifikáció során nitrifikáló baktériumokkal átalakítják az ammónium-iont először nitritté, majd nitráttá. Az oxidáció első lépéséhez a nitrosonomas, a második lépéshez a nitrobacter nevű autotrof baktériumra van szükség. A nitrifikáció folyamatát leegyszerűsítve így fejezik ki: NH4+ + 2 O2 → NO3- + 2 H+ + H2O A folyamat fontos paramétere az iszapkor, az oxigénbevitel (4,3 kg O2/kg NO3--re van szükség), a közeg lúgossága (a nitrifikáló baktériumok szaporodása jelentősen visszaesik, ha a pH 7,2 alá csökken de ezzel párhuzamosan a nitrifikáció folyamata savasodást eredményez a H+ keletkezése miatt.), a hőmérséklet, toxikus anyagok jelenléte. A denitrifikáció során a mikroorganizmusok anaerob körülmények között nitrogéngázt állítanak elő a nitrátból. Ehhez a folyamathoz autotrof és heterotrof baktériumokat is használhatnak. Mivel az előbbiek aktivitása nagyon kicsiny, ezért általában heterotrof baktériumokat alkalmaznak. A denitrifikációt sematikusan így írható le: NO3- → NO2- → NO → N2O → N2 Általánosságban ezt a reakciót feltételezik: NO3- + 6 H+ + 5 e- → 0,5 N2 + 3 H2O A denitrifikáció sebességét alapvetően négy jellemző szabja meg: (1) a hőmérséklet, (2) az oldott oxigén tartalom: fontos, hogy anoxikus körülmények uralkodjanak, (3) a pH (optimális 7 és 8,2 között), (4) a szénforrás: álljon rendelkezésre elegendő és könnyen bontható szénvegyület (a vízzel érkező mennyiség nem feltétlenül elegendő). (Degrémont 1989)

5


2.2. ARZÉN 2.2.1. Megnevezés: francia: arsenic

2000. 10. 27.

As angol: arsenic

német: Arsen

2.2.2.1. Kémiai adatok: Az arzén félfém típusú kémiai elem. Fémes (szürkearzén) és nemfémes (sárgaarzén) módosulata is van, az előbbi gyakoribb és stabilis, az utóbbi nem. Ezen kívül létezik még a feketearzén, és a barnaarzén. A közönséges szürkearzén levegőn 180 °C-on kékes lánggal fehér füstté, arzén-trioxiddá (As2O3) ég el. Az arzén vegyületeiben három vagy öt vegyértékű. Az oxidált állapotú arzén oldatban leginkább az öt vegyértékű arzenát (H2AsO4-), ill. a három vegyértékű arzenit (H2AsO3-) formájában fordul elő. A szervetlen arzén önállóan az As(III), As(V) oxidált formákban vagy ezek keverékeként lehet jelen. Az arzenát inkább a felszíni vizekben, és oxidáló környezetben található meg, az arzenit ezzel szemben az anerob felszín alatti vizekre jellemző. A szerves arzén-vegyületek előfordulása ritka, koncentrációja a természetes vizekben kicsi. Nehézfémekkel az As nagyon könnyen ötvöződik és már kis koncentrációban jelentősen növeli a fém ridegségét. Ezt a tulajdonságát használják ki, amikor a fémes arzént ólomsörét készítésénél alkalmazzák (rezet keményítenek arzénnal). Ezen kívül kártevők elleni szerek, gyógyszerek, harci gázok és félötvözők előállításához használják fel. (RÖMPP Vegyészeti Lexikon 1981, Öllős 1998) 2.2.2.2. Fizikai adatok: A közönséges arzén acélszürke, átlátszatlan, fémesen csillogó, rideg rombaéderes kristálytömeg. 613 °C-on megolvadás nélkül szublimál, gőze 800 °C-ig As4, 1300 °C felett As2 molekulákból áll. Nem dúsul fel az emberi szervezet szövetében. A legtöbb esetben a felvett mennyiséget ugyanolyan sebességgel ki is üríti, mint ahogy felveszi, ezért az ember számára – ellentétben számos vegyületével – közvetlenül nem mérgező. (A patkányok szervezetében azonban felhalmozódik és sok, önmagában nem halálos adaggal megölhetőek.) Az ember esetében az arzénnek, mint nyomelemnek a jelentősége abban áll, hogy növeli a vérsejtek képződését, gátolja az oxidációs folyamatokat és az anyagcserét a pajzsmirigy működésének gátlása következtében. Az állatokban és növényekben növeli a szénhidrátforgalmat. Nagy dózis esetén az arzén az emberi szervezetre karcinogén hatású. Aránylag nagyszámú bőrrákos és egyéb rákos megbetegedést figyeltek meg az arzénes vizet fogyasztó népesség körében. A rák és az arzéntartalmú víz fogyasztása között fennálló kapcsolat nem volt elegendő a kockázat számszerű megállapításához, ezért egy modell alkalmazásával becsülték az élethossznyi kitettséghez tartozó kockázatot. Az így kapott értéket és a nem figyelembe vett tényezők hatását mérlegelve alakult ki a WHO ajánlásában szereplő 10 µg/l-es érték (L. 4. pont: A szabványok határértékeinek összehasonlítása).

6


2000. 10. 27.

Előfordulása: Az elemek gyakoriságának sorrendjében a 47. Természetes előfordulása a légykő. Leggyakoribbak a szulfidjai, pl. arzenopirit (FeAsS). Az arzén-oxid (As2O3, arzénvirág, arzenolit) a szulfidok mállási termékének tekinthető. A nagyobb érclelőhelyeken kívül az arzén nyomokban előfordul az egész földkéregben. A természetes vízkészlet jelentős hányada tartalmaz arzént. A víz arzéntartalma főleg az ércekből, ásványokból történt kioldódás, az ipari szennyezések és a légköri lerakódás eredménye. A levegő általi arzénbevitelt elhanyagolják, csak az ennivaló és a víz hatását veszik figyelembe a szabványok határértékeinek megállapításakor. A magyarországi vizek arzéntartalma természetes, geokémiai eredetű. Az arzén sok ennivalóban megtalálható, pl.: hús, hal, baromfi, gabona és gabonafélék, müzlik. Általában nemszerves formában van jelen, ami kevésbé toxikus, mint a szerves forma. Az emberi szervezetben az arzén a talliummal együtt fordul elő (a vérben 0,008 mg%-ig), de kimutatták, hogy csaknem valamennyi szervnek szabályos alkotórésze. (RÖMPP Vegyészeti Lexikon 1981, WHO 1993) 2.2.3. A határértékek:

N 2

mm (1)

IÉ: Irányadó érték EMK: Elfogadható maximális koncentráció (3) Az EU vízminőségi besorolása: kémiai paraméter. (4) A hatálybalépés időpontja az Európai Unióhoz való csatlakozás, de legkésőbb 2003. dec. 31., figyelembe véve a következő bekezdést is. A hatályba lépésig a jelenlegi vízminőségi előírások (MSZ 450) maradnak érvényben. A arzénre megadott vízminőségi követelmény betartása alól meghatározott időre az Európai Unió illetékes szerve felmentést adhat, amit az illetékes minisztériumok (EüM, KHVM) hivatalos lapjában kell közzétenni. Ilyen esetekben az adott paraméterre - a közzétett feltételek mellett - ez az átmeneti határérték érvényes. (5) Daganatkeltő hatású anyag, a kockázat a határértéknek megfelelő koncentrációnál: 6⋅10-4. (2)

2.2.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása: Mint látható a jelenleg érvényben lévő európai szabvány határértéke megegyezik az Egészségügyi Világszervezet 1993-as ajánlásával, azonban a jelenleg érvényes magyar szabvány határértékével nem (L. táblázat). A határértékek megállapításakor és értékelésekor az arzén egészségügyi hatását kell megvizsgálni. Az 1993-as WHO irányelv arzénre adott határértékének megállapításakor először a taiwani adatokat vették figyelembe. Taiwanon kb. 130 000 ember fogyasztott rendszeresen 0,57


2000. 10. 27.

0,7 mg/l arzéntartalmú vizet. A területen az arzénra jellemző kórképek (hámvastagodás, ill. elszíneződés) mellett a bőrrákos megbetegedések számának jelentős növekedését is észlelték. A bőrrák esetek számából visszaszámolva a kockázatra az adódott, hogy 0,2 mg/l arzéntartalmú víz fogyasztása esetén 70 éves élettartamra a bőrrák gyakorisága kb. 5 %. A 10-5 kockázati szinthez tartozó koncentrációra 0,17 µg/l adódott. Az adatokat értékelő toxikológus csoport ezt az értéket sem találta reálisnak, ezért a javaslat összeállításakor egy 10 µg/l-es határértéket javasoltak azzal, hogy az ehhez tartozó kockázat 6⋅10-4, ami a bőrrák viszonylag kis letalitása miatt még megengedhető. Valószínűleg a számítás módja hibás volt, és a választott eljárás nem igazodott az arzén hatásmechanizmusához. Ezen kívül a víz humin anyag tartalma is hozzájárulhatott a bőr elszíneződésének (ezen belül is a ’black foot disease’) kialakulásához, ill. a taiwani nagy mennyiségű napsugárzás is jelentős szerepet játszhatott a bőrrákos megbetegedések nagy számában. (A bőrrákos megbetegedések számának növekedése világjelenség, ebben az ózonréteg vékonyodása is ludas kell legyen.) Tehát a taiwani adatokat nem szabad egy az egyben átvenni. Az arzén karcinogén hatása helyett a krónikus toxikus hatására alapozva egy másik szakértőcsoport is megállapított egy határértéket. A bevihető napi dózisból tízszeres biztonsági tényezőt figyelembe véve, valamint azt feltételezve, hogy a szervezetbe jutó arzénnak mintegy 20 %-a származik a vízből szintén megállapítottak egy 10 µg/l-re kerekített határértéket. Kérdés persze, hogy a tízszeres biztonsági tényező feltétlenül szükséges-e, ill. a 20 %-os víz általi bevitel feltételezése reális-e. Hazai adatok szerint a napi 100 µg-os még elfogadható arzénbevitelből étellel 20-30 µg jut be a szervezetbe, tehát az arzénbevitel kb. 80 %-a származhatna az ivóvízből. Persze várhatóan a magyarországi étkezési szokások közelíteni fognak a nyugat-európai országokéhoz, ill. az EU-csatlakozással mindenképpen át kell vennünk az európai szabályozás határértékét. Ez a hazai lakosságnak kb. 13 %-át érinti majd. Főleg a DélAlföldön valamint az ország északkeleti részén jelent majd ez a határérték problémát. (WHO 1993) 2.2.5. Kezelési lehetőségek: Az arzéneltávolítás lépései a következők: oxidáció, majd eltávolítás. • Csapadékképzés és adszorpció vas- vagy alumíniumsó adagolásával: Az első lépcső az oxidáció, így az arzenitet, arzenáttá alakítják. Az arzén(III)-mal egyidejűleg az oldott vas(II)vegyületek is oxidálódnak, amelynek eredményeképpen Fe3+ ion keletkezik, amely vas-hidroxid csapadék formájában kiválik az oldatból. A levegő oxigénje nem elég erős oxidálószer ehhez a folyamathoz, ezért mellette klórtartalmú oxidálószereket és/vagy kálium-permanganátot, ózont, klórdioxidot stb. kell adagolni. A víz levegőztetése csökkenti az oxidálószer felhasználást. Klór alkalmazása egyben víz fertőtlenítését is jelenti, viszont a humintartalmú vizeknél THM képződést okoz. KMnO4 alkalmazása csökkenti az arzénmentesítéshez szükséges koagulálószer (vassó, alumíniumsó) mennyiségét is. Koaguláció és adszorpció: A koaguláció az aggregálás összes reakcióját, folyamatát és eredményét jelenti, amelyek magukban foglalják a pehelyképződést, a kémiai úton történő részecske-destabilizálást és a részecskék közti fizikai kontaktus kialakítását is. Ezt koaguláló szerekkel érjük el, melyek a lebegőanyagok felületének negatív töltését semlegesítve az összekapcsolódást lehetővé teszik. Általában erre a célra három vegyértékű fémeknek, az alumíniumnak és a vasnak a sóit használják. Az adszorpció szilárd anyag felületén való megkötődést jelent. Ez a két folyamat párhuzamosan megy végbe. A koaguláció eredményeként nagy felületű és gél szerkezetű vas(III)- vagy alumínium-hidroxid pehely képződik, amelyen megkötődnek az arzénvegyületek. A vas-hidroxidnak nagyobb a fajlagos arzénmegkötő 8


2000. 10. 27.

képessége. Ezenkívül a vas- és alumíniumsók adagolásának hatására a következő reakciók is lejátszódhatnak: Al3+ + AsO43- → AlAsO4 Fe3+ + AsO43- → FeAsO4 Mindkét végtermék rosszul oldódik vízben, de a vas-arzenát oldhatósága még rosszabb, mint az alumínium-arzenáté, tehát az arzenát eltávolítás szempontjából mindenképpen a vassók részesítendők előnyben. Az adszorpció függ a rendszer pH-jától. Ha a pH nagyobb, mint 8,0, a fém-hidroxid fajlagos arzénmegkötő képessége gyorsan csökken. Az ideális pH tartományban a derítőszer mennyisége csökkenthető, ami a szűrési ciklus megnövekedéséhez, az arzénnel szennyezett iszap mennyiségének csökkenéséhez vezet. Amennyiben a víz vasat és mangánt is tartalmaz, úgy az oxidáció során ezek is hidroxidokká alakulnak, így az arzén együttes csapadékképződés vagy adszorpció útján kerül eltávolításra. A víz mangántartalmának arzéneltávolító hatása szinte elhanyagolható, azonban az oldott vasból keletkező vas-hidroxid jelentős lehet a vas mennyiségének függvényében. Fázisszétválasztás: Célja az arzéntartalmú hidroxid pelyhek elválasztása a víztől. A keletkező fém-hidroxid csapadékot annak koncentrációjától függően szűréssel vagy ülepítéssel és szűréssel lehet eltávolítani. Humin anyag tartalmú (erősen színes) vizek esetében a keletkező hidroxid pelyhek aprók és könnyen szétesnek, ezért a növekedésük elősegítésére, stabilitásuk fokozására segédderítőszert célszerű adagolni. • Adszorpció szilárd adszorbensen (GAC ill. aktivált alumínium-oxid): A fém-hidroxidok adszorpciós képessége nagyobb, mint a szilárd adszorbenseké. A szilárd adszorbensek közül a granulált aktívszén arzéneltávolításánál az aktivált alumínium-oxidon történő eltávolítás hatékonyabb. Az alumínium-oxid (Al2O3, timföld) porózus szerkezetű kristályos vegyület. Felületén a szennyező anion hidroxidra cserélődik. Aktivitását a kristályos szerkezet, a pórusméret-eloszlás és a felület kémiai természete befolyásolja. Az arzén(V) adszorpciót más anionok jelenléte (anion-verseny) jelentősen csökkenti. Ez a módszer a pH-ra érzékeny, 8,2-es pH érték alatt a legjobb az ionok adszorpciója. Ennek az az oka, hogy a 8,2-es pH alatt az alumíniumoxid felület teljesen pozitív töltéssel rendelkezik. Fölötte már az alumíniumoxid főleg kation cserére alkalmas (ezt a pH értéket ZPC-nek, zero point of charge-nak, vagyis a töltés nullapontjának nevezik). Ez az eljárás már ipari körülmények között is alkalmazásra került. A regenerálás többek közt alumínium-szulfáttal, vagy szódával és kénsavval történhet. • Ioncsere ioncserélő gyantával: Az eljárás nagyon költséges volta miatt nem versenyképes a koagulációs technikával. Az ioncserélő az As(III)-at, mivel az nem ionos formában van jelen a vízben abban a pH tartományban, amiben az ioncserélő üzemel, nem tudja eltávolítani. Bizonyos gyantákkal (erős-bázisú) az As(V) igen jó hatásfokkal, csaknem teljesen eltávolítható, de a problémát okoz az alacsony gyanta kapacitás. Az arzenátra a gyanták nem elég szelektívek, az arzenát az eltávolítás sorrendjében hátul helyezkedik el, ezért kívánatos, hogy a víz összes oldott szilárd anyag tartalma alacsony legyen. • Meszes lágyítás: Kalcium-hidroxidot (Ca(OH)2) adagolunk a vízhez. Ez disszociál, majd a hidroxid-ion a víz hidrogénkarbonát-ionjával (HCO3-) reakcióba lép. A keletkező karbonát-ion (CO32-) a víz kalcium-ion tartalmával CaCO3 formájában kicsapódik. Ha a magnézium tartalom, 9


2000. 10. 27.

valamint a pH elegendően magas, magnézium-hidroxid is keletkezik. A Mg(OH)2 hatékonyabb a CaCO3-nál mind As(III), mind As(V) eltávolítása tekintetében. Az As(V) hatékonyabban távolítható el a vízből, mint az As(III), és a pH emelésével mindkét arzénforma eltávolíthatóságának mértéke nő. • Fordított ozmózis, elektrodialízis: A fordított ozmózis eljárása nagyon költséges, nem igazán versenyképes a koagulációs technikával. A fordított ozmózis eljárás mind az arzenátot, mind az arzenitet hatékonyan eltávolítja, de az arzenát eltávolításának hatékonysága nagyobb. Az As(V) hatékonyabb eltávolításának az az oka, hogy az As(V) anionként van jelen a vízben, míg az As(III) nem ionos az előforduló pH tartományban, így könnyebben behatol a membránba. Az arzén eltávolítás mértékét a membrán fajtája befolyásolja, arzénmentesítéshez kiváló a poliamid (PA) membrán (99%-os eltávolítás). Az elektrodialízis az arzént kevésbé távolítja el, valószínűleg azért, mert az As(III) elektromos árammal nem transzportálható. Tehát As(III) eltávolításához az elektrodialízis nem ajánlott, ha mégis ezt a módszert kell alkalmazni, akkor először oxidációra van szükség, hogy az arzenit (As(III)) arzenáttá (As(V)) alakuljon át. (Öllős 1998, AWWA 1990)

2.3. BÓR

B

2.3.1. Megnevezés: francia: bore

angol: boron

német: Bor

2.3.2.1. Kémiai adatok: A bór túlnyomóan nemfémes, savképző elem, vegyületeiből amorf és kristályos bór állítható elő. Az amorf bór szagtalan és íztelen, barna por, a kristályos bór szürkésfekete, a gyémánt után a legkeményebb elem. A bór nagy hőmérsékleten a N-, Cl-, Br-, és S-elemekkel is vegyül. A szénhez hasonlóan sok hidrogénszármazéka van. Mivel a B az oxigénnel nagy hőmérsékleten, igen erélyesen egyesül, így egyéb fémoxidok redukálására is felhasználható. Felhasználása: az amorf bórt esetenként redukálószerként, valamint magreaktorokban alkalmazzák. A kristályos bórt félvezetőként (pl. termisztorokban) és ill. nagy keménységű ötvözetek előállításához alkalmazzák. (RÖMPP Vegyészeti Lexikon 1981) 3.3.2.2. Fizikai adatok: A kristályos bór sűrűsége 2,34-2,46 g/cm3. Olvadáspontja kb. 2300 oC, forráspontja kb. 2550 C (szublimáció). Elektromos vezetőképessége kicsi, azonban a bórt melegítve értéke rohamosan nő. A bór levegőn 700 oC-on meggyullad, és vöröses lánggal B2O3-dá ég el. o

10


2000. 10. 27.

Az elemi bór nem mérgező, de egyes vegyületei azok. A bórvegyületek kitűnően oldódnak vízben. Előfordulása: A természetben csak vegyületeiben található. Technikai szempontból fontos ásványai: bórsav, colemanit, ulexit, bórax, kernit. Nyomnyi bórvegyület minden talajban és minden élő szervezetben előfordul (pl. rozsban, babérban, mákban ...), ez a bór nyomelemként is fontos. Egyes növények sejtosztódásának fenntartásához, és ezen keresztül a növekedéséhez elengedhetetlen, hogy folyamatosan bórhoz jussanak. Az ivóvízben általában 1 mg/l-es koncentráció alatt van jelen, de néha ennél magasabb mennyiségben is előfordul a vízbe természetes úton bekerült bór miatt. A szervezetbe bevitt teljes bórmennyiséget napi 1-5 mg-ra becsülik. A hosszú távon bórvegyületeknek kitett emberi szervezetben gyomorbél irritáció lép fel. (RÖMPP Vegyészeti Lexikon 1981, WHO 1993) 2.3.3. A határértékek: A szabályzat megnevezése MSZ EU WHO

"EU"-1999 450/1-1989 450/1-1978 98/83/EC 80/778/EEC 1993 1984

Határérték megfelelő tűrhető 1,0

(3) (4)

1,0 1000

5,0 (1)

1,0

(3)

0,3 -

(2)

mért. egys.

Megjegyzés

mg/l mg/l mg/l mg/l µg/l mg/l mg/l

(1)

IÉ: Irányadó érték EMK: Elfogadható maximális koncentráció (3) Az EU vízminőségi besorolása: kémiai paraméter. (4) A hatálybalépés időpontja az Európai Unióhoz való csatlakozás, de legkésőbb 2003. dec. 31., figyelembe véve a következő bekezdést is. A hatályba lépésig a jelenlegi vízminőségi előírások (MSZ 450) maradnak érvényben. A bórra megadott vízminőségi követelmény betartása alól meghatározott időre az Európai Unió illetékes szerve felmentést adhat, amit az illetékes minisztériumok (EüM, KHVM) hivatalos lapjában kell közzétenni. Ilyen esetekben az adott paraméterre - a közzétett feltételek mellett - ez az átmeneti határérték érvényes. (2)

2.3.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása: Mint a táblázatból láthatjuk az Európai Szabvány a bór esetében is szigorúbb, mint a Magyar Szabvány tűrhető értéke, tehát ezzel a paraméterrel is probléma lesz az Uniós szabvány átvételekor. Az Egészségügyi Világszervezet ajánlása a bórra a következő módon került meghatározásra: Az állatok (patkány, kutya) tanulmányozásakor a rövid és a hosszútávú kísérletek során is herezsugorodás volt megfigyelhető. A WHO 0,3 mg/l-es határértékét erre a hatásra alapozva számították ki. Egy a kutyákra megállapított 8,8 mg/testsúly kg-os határértékre

11


2000. 10. 27.

százszoros bizonytalansági tényezőt alkalmaztak (a fajon belüli és fajok közötti eltérések miatt) és az ivóvíz részére a napi bórbevitelben 10 %-ot feltételeztek. Így kapták meg a 0,3 mg/l-es alacsonynak tűnő és vélhetően elég bizonytalan értéket. Mélységi vizeink kisebb részében a bórvegyületek koncentrációja meghaladja 1,0 mg/l-es határértéket. Tehát a víz bórkoncentrációját valahogyan csökkentenünk kellene. A bórral kapcsolatban a határértékek kapcsán felmerülő fő probléma az eltávolítás. (L. 5. pont Kezelési lehetőségek) (WHO 1993, Somlyódy és mtsai 2000) 2.3.5. Kezelési lehetőségek: Elvi kezelési lehetőségként a következők állnak rendelkezésünkre a bór eltávolításához: • fordított ozmózis: a víz és az oldat közötti membránon a nyomáskülönbség hatására történő áramlás. A sóoldatra nyomást fejtünk ki, amely túllépi az oldat által a szemipermeábilis membránra kifejtett ozmózisnyomást, ezért a sóoldatból tiszta víz áramlik át a membránon a sót visszahagyva. A nyersvíz sótartalmának széles skálája mellett alkalmazható. (AWWA 1990, Degrémont 1989) • elektrodialízis (ED, electrodialysis): ionok áramlása egy membránon keresztül az alacsonyabb koncentrációjú helyről a nagyobb koncentrációjú helyre elektromos áram hatására. Ezzel a módszerrel a cellákban felváltva hol tiszta víz, hol pedig nagy sótartalmú, koncentrált víz gyűlik. Csak enyhén sós vizek esetén alkalmazható, mert ahogy a kezelendő víz sótartalma nő, úgy csökken a membránok kapacitása. Minél kisebb a sótartalom, annál nagyobb lesz az áramfogyasztás a sótalanítandó víz ellenállásváltozásának megfelelően (kb. 0,6-0,8 kWh energia szükséges 1 kg só eltávolításához). (AWWA 1990, Degrémont 1989) Sajnos egyik módszerre sem igaz, hogy mind műszaki, mind gazdasági szempontból alkalmas a bórvegyületek mefelelő mértékű eltávolítására. Tehát jelenleg nem áll rendelkezésünkre hatékony módszer a bór eltávolítására. Megoldást jelenthet, ha máshonnan szállítjuk a vizet a helyszínre vagy ha az adott vízbázisból kitermelt vizet máshonnan hozott, alacsonyabb bórkoncentrációjú vízzel higítjuk a kívánt határérték eléréséig.

12


2000. 10. 27.

2.4. LEBEGŐANYAG-TARTALOM (Zavarosság) 2.4.1. Megnevezés: francia: turbidité

angol: turbidity

német: Trübung

2.4.2. Általános leírás A zavarosság a folyadékok átlátszóságának csökkenése lebegő anyagok jelenlétének köszönhetően. Lehetővé teszi, hogy megismerjük a kezelendő víz szennyezettségének mértékét, ezáltal az emberi fogyasztásra szánt víz minőségére utal. A lebegőanyag-tartalom és a zavarosság kapcsolatát sokan vizsgálták már. A víz zavarosságát a lebegő anyagok jelenléte okozza: agyag, iszap, jól frakcionált szerves és szervetlen anyagok, plankton és más mikroszkopikus szervezetek. A vízben lévő szemcsék patogén mikroorganizmusokat, nehézfémeket, humin anyagokat is tartalmazhatnak (THM-ok prekurzorai) és többé-kevésbé elzárva a mikroorganizmusokat a vegyszertől a fertőtlenítés hatékonyságát is csökkenthetik. Ez indokolja a lebegőanyag-tartalom valamilyen módon történő mérését és szabályozását. A zavarosság mérése zavarosságmérővel történik a következő elven: A zavarosság értékének mérésekor a vízben jelenlévő részecskéknek köszönhetően keletkező szórt fény mennyiségét mérjük. Egy fénysugarat bocsátunk a víz felületére olyan szögben, hogy sem az eredeti fénysugár, sem a visszavert nyaláb ne tudja megvilágítani a fényérzékeny cellát. A fény egy része behatol a vízbe, és ott találkozva a részecskékkel szétszóródik. Ennek a szétszórt fénynek a mennyiségét mérjük a cellával. Minél kevésbé átlátszó a víz, vagyis minél zavarosabb, annál több fény fog jutni a cellára. Egy ilyen készülékkel a méréshatár 0-5000 NTU (nephelometric turbidity unit). A mérés elég bizonytalan, a víz színét éppúgy mérhetjük zavarossságnak, mint a vízben jelenlévő lebegőanyagot. (AWWA 1990, Degrémont 1989)

13


2000. 10. 27.

2.4.3. A határértékek: A szabályzat megnevezése MSZ

EU

"EU"-1999 450/1-1989 450/1-1978 98/83/EC 80/778/EEC 1993 1984

WHO


mértékegység

(3) (6)

1 -

(4)

2 -

NTU

(3) (6)

1

(1)

0,4

4 5 5

Lebegőanyagra 1 ill. 2 mg/l a határérték. Lebegőanyagra 1 ill. 2 mg/l a határérték. (4)

10

(1)

Megjegyzés

(2)

(2)

mg SiO2 /l vagy ezek helyett bizonyos megkötésekkel a Secchi(5) lappal mért látásmélység: IÉ: 6 m, EMK: 2 m NTU NTU NTU

átlagosan 1 NTU, de egy mintánál se lépje túl az 5 NTU-t

(1)

IÉ: Irányadó érték EMK: Elfogadható maximális koncentráció (3) A fogyasztó számára elfogadható és nincs szokatlan változás. (4) Felszíni vízből nyert víz esetében törekedni kell arra, hogy a zavarosság a kezelő művet elhagyó vízben ne legyen nagyobb 1,0 NTU-nál (nefelometriás turbiditási egység). (5) 1 Jackson-egység = 1 JTU (Jackson Turbidity Unit) = 1 NTU (nephelometric turbidity unit) (6) Az EU vízminőségi besorolása: indikátor paraméter. (2)

2.4.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása: A 3. pont alatti táblázatban a szabványoknak a zavarosságra megadott határtértékeit ill. a WHO ajánlásokat tüntettem fel. Azonban a régi, 1978-as MSZ a zavarosság helyett a lebegőanyag címszó alatt ad meg határtértéket a lebegőanyagra (zavarosságra), ezt a megjegyzések között jelzem. Az MSZ 450/1-1989 már mind a lebegőanyag-tartalmat, mind zavarosságot szabályozza. A régi EU szabvány (80/778/EC) csak a zavarosságra ad meg határértékeket, és ezeket mind Jackson-egységben, mind mg/l SiO2-ban feltünteti. Ebben a szabványban külön komponensként tüntetik fel a lebegőanyagot, azonban a szabvány készítői szerint erre a paraméterre határérték nem adható, a határérték helyén a magyar fordításban ez szerepel: ’nem lehet’. Az 1998-as Európai Uniós szabvány már nem ad meg konkrét értéket a zavarosságra, csak annyit mond, hogy a fogyasztó számára elfogadható legyen a víz lebegőanyag tartalma és ne legyen szokatlan változás. Látható, hogy a mérési módszerek bizonytalansága miatt a szabályozás is elég bizonytalan. A mértékegységek is különbözőek és nem is igazán tudjuk, hogy a fényviszonyok alapján mért NTU-t hogyan lehetne átszámítani egységnyi térfogatban jelenlévő lebegőanyag tömegre (Az 1989-es Magyar Szabványból arra követeztetünk, hogy az átváltási arány egy az egyhez.) Azt is jó lenne tudni, hogy mindezzel a Secchi koronggal mért látásmélység milyen kapcsolatban áll. Sajnos azonban azt csak becsülni tudjuk (vagy még becsülni sem), hogy a jelenleg Európában érvényes 98/83/EC szabályozását hogyan fordítsuk le számokra, NTU-kra ill. mg/l SiO2-re. Ebből kifolyólag nem tudjuk megmondani, hogy az EU-s szabvány átvétele szigorítást vagy enyhülést fog jelenteni számunkra.

14


2000. 10. 27.

2.4.5. Kezelési lehetőségek: ♦ koaguláció, ülepítés, szűrés: A koaguláció során valamilyen úton a vízben lévő kis részecskéket nagyobb aggregátumokká, egységekké alakítjuk át, ezáltal azokat a tisztítandó vízből el tudjuk távolítani. Ennek mefelően a vízkezelési gyakorlatnak a koaguláció, az ülepítés és a szűrés sorozata megszokott eleme. A koaguláció tehát az aggregálás összes reakcióját, folyamatát és eredményét jelenti, amelyek magukban foglalják a pehelyképződést, a kémiai úton történő részecskedestabilizálást és a részecskék közti fizikai kontaktus kialakítását is. A koaguláció általában két medencében zajlik: az első egy gyorskeverő medence a koagulánsok adagolására, a pelyhek képződésére és a részecske destabilizálásra. A második a flokkulációs medence, itt alakulnak ki a részecskék közti kapcsolatok. A koaguláló szerekre azért van szükség, hogy a lebegőanyagok felületének negatív töltését semlegesítve az összekapcsolódást lehetővé tegyék. Általában erre a célra három vegyértékű fémeknek, az alumíniumnak és a vasnak a sóit használják. A vízben lévő oldott anyagok mennyisége, minősége, a pH, a hőmérséklet, az adagolt dózis, a reakcióidő, és a vízben lévő ionok befolyásolják a reakciót. Sokszor használnak szintetikus szerves polimereket is koaguláló szerként, önmagában vagy kiegészítésként a Fe- vagy Al-só mellé. Előnye, hogy kevesebb kémiai iszap keletkezik, és a képződő pelyhek nagyobbak és sűrűbbek, de alkalmazása nagyon vízminőség függő (nehéz optimalizálni az érkező víz minőségének széles skálája miatt). Az ülepítés során a vízben lévő szilárd részecskéket összegyűjtik a vízoszlop alján. Általában azért alkalmazzák ezt az eljárást, hogy eltávolítsák a flokkuláció pelyheit és a szűrés hatékonyságát növeljék. Az ülepítésre különösen a nagy zavarosságú és a nagyon színes vizek esetében van szükség. Ahol a felszíni vizeknek nagy a zavarosságuk és az iszaptartalmuk, ott előülepítőt is alkalmaznak a vízkezelő mű előtt. A sűrűségbeli különbségek, szél és buborékok jelenléte, a turbulens áramlás csökkenti az ülepítés hatékonyságát. Az ülepítés ülepítő medencében történik. A szűrés vízben lévő lebegő szemcsés anyagok eltávolítására szolgál. Általában agyagot, iszapot, kolloidokat, kicsapatott szerves anyagokat, a koaguláció és a mészlágyítás csapadékait, vasat és mangánt tartalmazó csapadékokat valamint mikroorganizmusokat távolítanak el ezzel a módszerrel. Szemcsés anyagú szűrőket alkalmaznak a leggyakrabban az ivóvízkezelésben. A szűrő anyagának típusa, mérete, granuláltsága, a pórusok mennyisége és minősége befolyásolja a szűrés minőségét, az öblítés gyakoriságát és a szilárd anyag visszatartást. A szűrő anyaga legtöbbször homok, zúzott antracit, ilmenit illetve aktív szén (GAC, Granulated Activated Carbon). A szűrt víz minőségének fenntartására és a szűrőágy fokozatos elhasználódásának megelőzésére a szűrőt rendszeresen öblíteni kell. Az öblítés általában víz és levegő (vagy csak víz) lentről felfelé történő áramoltatásával történik. (AWWA 1990, Degrémont 1989) ♦ Meszes lágyítás (lime softening): kalcium-hidroxidot (Ca(OH)2) adagolunk a vízhez. Ez disszociál, majd a víz hidrogénkarbonát-ionjával (HCO3-) reakcióba lép. A keletkező karbonátion (CO32-) a víz kalcium-ion tartalmával CaCO3 formájában kicsapódik. Ha a magnézium tartalom, valamint a pH elegendően magas, magnézium-hidroxid is keletkezik. A lebegőanyagtartalom csökkentésére ez az eljárás kevésbé hatékony, mint a koaguláció ill. a fordított ozmózis és az ultraszűrés, valamint a célja sem a víz lebegőanyag-tartalmának csökkentése, hanem a víz lágyítása. Ennek megfelelően nem jellemző, hogy ezt az eljárást a víz lebegőanyag-tartalmának csökkentése érdekében alkalmaznák, hiszen az csak járulékos hatásként jelentkezik. (AWWA 1990) 15


2000. 10. 27.

♦ Membránszűrés (UF, ultraszűrés, nanoszűrés, mikroszűrés): nyomáskülönbség hatására lejátszódó folyamat, a kolloidot és a nagy molekulatömegű anyagokat tartalmazó oldatok frakcionálására és koncentrálására szolgál. A membránszűrő visszatartja a nem ionos anyagokat és általában átengedi az ionokat a membrán típusától, a MWC-tól függően (MWC, Molecular Weight Cutoff). A MWC értékét a gyártók határozzák meg és az ismert oldott anyagok ill. adott molekulatömegű anyagok névleges visszatartásának mértékét jelenti (a molekulatömeg ugyanis következtetni enged a molekula méretére, ez pedig befolyásolja a visszatartást). A MWC visszatartási határok nem éles és abszolút határok, az oldott anyag méretétől, alakjától, molekulatömegétől és töltésétől függnek. A városi vízművekben való alkalmazáshoz már megfelelő hozamú membránok 1000-50 000-es MWC-vel rendelkeznek. Az 500-MWC vagy szűkebb, kisebb nyílású membránokat már 'nanofiltration' (nanoszűrés) membránoknak hívják, ezek már a vízben található oldott só 35-40%-át is visszatartják. Az 1000-50 000-es MWC-vel rendelkező UF membránok üzemeltetésekor általában 70-700 kPa nyomás szükséges. Ezeknek a membránoknak a hozama 0,1-1 m3/h.m2.bar tiszta víz esetén, de kolloidok jelenlétében ez persze jóval kisebb lesz. (AWWA 1990, Degrémont 1989)

2.5. MANGÁN 2.5.1. Megnevezés: francia: manganèse

Mn angol: manganese

német: Mangan

2.5.2.1. Kémiai adatok: A mangán fémes elem, leggyakoribbak a két-, négy-, hat- és hétvegyértékű vegyületei, de léteznek olyan vegyületek is, amelyekben formális vegyértéke –3, -2, és -1. Híg savakban könnyen oldódik, ekkor Mn(II)-sók és H2 képződik. Tömény kénsavban SO2 fejlődése közben oldódik. A fémes mangán levegőn állandó. A víz már szobahőmérsékleten megtámadja, szabad levegőn mangán(II,III)-oxiddá ég el.(Mn3O4). Reagál a halogénekkel és a kénnel (MnS). (RÖMPP Vegyészeti Lexikon 1981) 2.5.2.2. Fizikai adatok: A mangán tiszta állapotban acélszürke-ezüstfehér színű, kemény, rideg nehézfém (felületén gyakran futási színekkel). Olvadáspontja 1260 °C, forráspontja 2152 °C. A tiszta mangán egyáltalán nem mágneses, de az ugyancsak nem mágneses fémekkel alkotott ötvözetei erős ferromágneses tulajdonságúak lehetnek. Előfordulása: a második leggyakoribb nehézfém, az elemek gyakorisági sorában a tizenkettedik. Mivel a Mn nemnemes fém, ezért a természetben általában vegyületeiben fordul elő. Nyomelemként szétszóródva majdnem minden talajban elterjedt. Legfontosabb ásványai a barnakövek. A legtöbb mangánércet külszíni fejtéssel ill. kis mélységből végzett föld alatti fejtéssel nyerik (pl.: volt Szovjetúnió, Kína, India, Afrika bizonyos részei, Japán stb.) Az acélgyártásban, ötvözetek készítésére, festékpigmentek előállítására, korrózióvédelemre, szárazelemek gyártásához, oxidálószerként stb. használják fel.

16


2000. 10. 27.

A mangán fontos nyomelem. A növények Mn(II)-sók formájában veszik fel, hiánya hátráltatja a növények fejlődését, betegségeket okozhat. A MnO-, ill. MnSO4-tartalmú műtrágyák éppen ezt ellensúlyozzák. A mangán az állatok számára is fontos nyomelem (számos enzim aktiválásához szükség van rá). Becslések szerint az ember napi mangánszükséglete 30-50 µg/testsúly kg. A felnőttek ennivalóból származó napi mangánbevitele 2-9 mg. A felszívódás aránya a bevitt mennyiségtől, a kémiai formától és egyéb ionok jelenlététől függ. A mangánpor belélegzése egészségtelen, MAK (Maximale Arbeitsplatz-Konzentration) értéke a hazai előírás szerint 0,3 mg/m3. Ingerli a légzőutakat, a bőrt, bronchitist okoz és krónikus behatásra az idegrendszer károsodik, beszéd-és mozgásszervi zavarok (manganizmus) lépnek fel. A víz útján bevitt mangán hasonló hatása még nem bizonyított. Az oxigénben szegény felszíni és mélységi vizekben az oldott mangán koncentrációja akár néhány mg/l is lehet. Felszín alatti vizekben a mangán redukált formájának jelenléte jellemző. Oxigénnel érintkezve a mangán vízben rosszul oldódó mangán-hidroxiddá alakul, ami lerakódásokhoz, és esztétikai problémákhoz vezethet. Azonban a víz színére, kinézetére a mangántartalom már a határértéknél alacsonyabb koncenráció esetén is hatással van: !" Esztétikai problémák ( a víz színeződése, a kimosott fehérneműk, vízvezetékek, fürdőkádak foltosodása, megnövekedett zavarosság) !" A bakteriológiai szaporodás felgyorsul a vízelosztó rendszerben, a vezetékek eltömödhetnek, íz-, szag-, és színproblémák jelentkeznek. !" Az oldott mangán vízbeli jelenléte a mangánbaktériumok elszaporodását segíti. Az elszaporodó baktériumok a csővezetékeken, a vízelosztó rendszer tározóinak belső felületén vastag fekete hártyát alkotnak. Az időnként leváló hártya miatt a víz szennyeződik, ami lakossági panaszokat eredményez. A baktériumok szaporodása klórozással korlátozható, ám ekkor a keletező mangán-oxid vékony bevonatot képez a cső felületén, mely időszakonként leválva az áramló vízbe jut. (RÖMPP Vegyészeti Lexikon 1981, WHO 1993, AWWA 1990, Öllős 1998)

17


2000. 10. 27.

2.5.3. A határértékek: Határérték megfelelő tűrhető

mért. egys.

"EU"-1999 450/1-1989 450/1-1978

0,05 (3) (4) 0,1 0,1 (4) 0,2 0,1

mg/l mg/l mg/l

98/83/EC 80/778/EEC 1993 1984

0,05 (3) 0,05 (2) 0,02

mg/l mg/l mg/l mg/l

A szabályzat megnevezése MSZ

EU WHO

(1)

0,1 -

Megjegyzés

Fe + Mn együtt max. 0,3 mg/l lehet. (5)

(1)

IÉ: Irányadó érték EMK: Elfogadható maximális koncentráció (3) Az EU vízminőségi besorolása: indikátor paraméter. (4) Egyedi kutas vízellátás esetén a mangán határértéke 0,5 mg/l, valamint a vas és mangán együttes határértéke is 1,0 mg/l. (5) A vas és mangán együttes mennyisége legfeljebb 0,3 mg/l lehet, 500 m3/nap-nál kisebb teljesítményű vízműveknél 0,5 mg/l. (2)

2.5.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása: Mint látható a jelenleg érvényben lévő magyar szabvány kétszer akkora értéket ad meg a mangán határértékeként mind a ‘megfelelő’, mind a ‘tűrhető’ értéket tekintve, mint az Európai Unió szabványa (L. táblázat). Nálunk létezik egy a vas- és mangántartalom összegére vonatkozó határérték is, amely abban az esetben fontos, amikor vas mennyisége relatíve sok. (A vasra vonatkozó 1989-es MSZ határérték (a tűrhető): 0,3 mg/l.) Azonban az európai szabályozás külön kezeli ezt a két anyagot, ami gyakorlati szempontból kedvezőbb, egyszerűbb. E két anyag vízben való jelenlétének hatása nem tér el a két anyag külön-külön kiváltott hatásának szuperpozíciójától (egészségügyi hatásuk nem is igazán jelentős, a szabályozásnak más okai vannak, mint tudjuk). Az EU-s szabvány határértéke jóval szigorúbb mangánra, ami nálunk a mélységi vízbázisokra épülő vízműveknél okozhat problémákat a jövőben. Magyarországon több mint 500 vízmű esetén a vas és mangán koncentrációja meghaladja a hazai ivóvízszabvány határértékeit. 200 vízmű bocsát a hálózatba olyan vizet, melynek vas ill. mangán koncentrációja a Magyar Szabvány határértéke alatt, de a szigorúbb, európai határérték felett helyezkedik el. (Somlyódy és mtsai 2000) 2.5.5. Kezelési lehetőségek: • A mangáneltávolítás technológiája az oxidáció, kémiai kicsapatás, szilárd-folyadék fázisszétválasztás lépéseiként rakható össze. • Oxidáció: Ezzel a lépéssel a vízben oldott mangán(II)-t mangán(IV)-gyé alakítjuk. Reduktív közegben a vízben jól oldódó Mn(II) jelenléte jellemző, melyet vízben rosszul oldódó Mn(IV)-gyé alakítunk át. Ehhez több oxidálószer közül választhatunk. Mangán esetében leginkább ózonnal, klór-dioxiddal, kálium-permanganáttal és hipoklórossavval (és klórral) tudunk megfelelő hatásfokot elérni. Az oxigénnel történő oxidáció a pH<9-es tartományban lassú. Az ózon (O3) rendkívül erős oxidálószer, de viszonylag drága. A magas költséget 18


2000. 10. 27.

ellensúlyozza, hogy ózon használatával nemcsak a vas- és mangán kicsapatás történik meg, hanem a víz ízét és szagát is javítja és a víz elszíneződésének csökkentését valamint a flokkulánsok hatékonyságát is segíti. És mindemellett nincsenek olyan melléktermékek, mint a klór használata esetén. A klór-dioxid (ClO2) savas közegben erőteljes oxidálószer (7-es pH alatt). Képes a vas és mangán oxidációjára, a kellemetlen szín, szag és íz csökkentésére és a fertőtlenítésre is. Azonban használata során a vízben nemkívánatos melléktermékek keletkeznek: a klorit-ion, ClO2- és a klorát-ion, ClO3-. A nagyon erősen toxikus kloritra a WHO 1993-as ajánlása 200 µg/l-es maximális értéket ad meg. Ez pedig 0,5-2,0 mg/l-es maximálisan adagolható ClO2 koncetrációt jelent. Ez egy igen alacsony koncentráció, tehát a melléktermékek jelentősen korlátozzák a klórdioxid alkalmazását. Kálium-permanganátot sokfelé használják a vas ill. a mangán oxidációjára. Használható a kívánt szín, szag, íz elérésére is, azonban ebben az esetben relatíve magas dózis alkalmazása lehet szükséges. Az oxidáció pH-függő, az 5,5-9,0 tartományban gyors. Sebessége az oldott mangán koncentrációtól függ. A hipoklórossav (HOCl) is képes a mangán oxidálására, de csak lassan, nehezen. A folyamat végbemegy, de időigényes, néhány óra kell hozzá, ezért technológiailag nem megfelelő. A mangán klórral történő oxidációjához lúgos közegre, lehetőleg 8,0 feletti pH-ra van szükség. Még pH=9,0 esetén is a folyamat jóval lassabb, mint egy erősebb oxidálószer, pl. a KMnO4 jelenlétében. Klórt csak akkor alkalmaznak, ha THM képződés valószínűsége kicsi. A mangán eltávolítását az oldat hőmérséklete is jelentősen befolyásolja, alacsonyabb hőmérsékleten a folyamat lassú. Tehát a szabad klór nem tekinthető hatékony oxidálószernek a Mn eltávolítása szempontjából. A mangán erős oxidálószerek nélkül is eltávolítható, ha a vizet kálium-permanganáttal előkezelt szűrőrétegen bocsátják át. A szűrőhomok a KMnO4 hatására kissé redukálódik és MnO2, mangán-dioxid (barnakő) bevonat keletkezik a homokszemcsék felületén. Amikor a mangános vizet ráengedik a szűrőre a mangán-oxid katalizátorként viselkedik és az oldott állapotú mangán a levegő oxigénjének hatására oxidálódik az oxidált mangán felületén. Ahhoz, hogy ez a folyamat így lejátszódjon folyamatosan meg kell újítsák a MnO2 réteget, tehát folyamatos KMnO4 (vagy más oxidálószer, pl. klór) adagolásra van szükség. Amennyiben rövid távon túl sok kálium-permanganátot adagolnak a vízhez az sem okoz problémát, mert a szűrő a többletet kiszűri. Ha oxidálószer nincs jelen, a szűrőre vezetett Mn(II) eltávolítást az adszorpció biztosítja. A szűrő kimerülését a rendelkezésére álló adszorpciós helyek Mn(II)-vel való telítődése okozza. A savas állapot az oxid-felület eltávolító mechanizmusát nagymértékben gátolja vagyis az adszorpciós kapacitást csökkenti. A vegyszeres oxidáció hatékonyságát a pH, a hőmérséklet, az adagolt oxidálószer mennyisége, a reakció idő és egyéb anyagok jelenléte - amik módosítják a kívánt reakciót befolyásolják. • Kémiai kicsapatás: A vízben oldott mangán(II) vízben rosszul oldódó mangán(IV)-gyé alakításával a mangán a vízből kicsapódik. • Fázisszétválasztás: Ülepítéssel vagy egy- vagy többrétegű szűrővel történhet. Az ülepítés során a vízben lévő szilárd részecskéket összegyűjtik a vízoszlop alján. A flokkuláció pelyheinek eltávolítására és a szűrés hatékonyságának növelésésre is alkalmazható ez az eljárás. Az ülepítés ülepítő medencében történik. A sűrűségbeli különbségek, szél és buborékok jelenléte, a turbulens áramlás csökkenti az ülepítés hatékonyságát. A szűrés vízben lévő lebegő szemcsés anyagok eltávolítására szolgál. Általában agyagot, iszapot, kolloidokat, kicsapatott szerves anyagokat, a koaguláció és a mészlágyítás 19


2000. 10. 27.

csapadékait, vasat és mangánt tartalmazó csapadékokat valamint mikroorganizmusokat távolítanak el ezzel a módszerrel. Szemcsés anyagú szűrőket alkalmaznak a leggyakrabban az ivóvízkezelésben. A szűrő anyaga legtöbbször homok, zúzott antracit, ilmenit illetve aktív szén (GAC, Granulated Activated Carbon). A szűrt víz minőségének fenntartására és a szűrőágy fokozatos elhasználódásának megelőzésére a szűrőt rendszeresen öblíteni kell. Az öblítés általában víz és levegő (vagy csak víz) lentről felfelé történő áramoltatásával történik. A szűrő anyagának típusa, mérete, granuláltsága, a pórusok mennyisége és minősége befolyásolja a szűrés minőségét, az öblítés gyakoriságát és a szilárd anyag visszatartást. • Meszes lágyítás: kalcium-hidroxidot (Ca(OH)2) adagolunk a vízhez. Ez disszociál, majd a víz hidrogénkarbonát-ionjával (HCO3-) reakcióba lép. A keletkező karbonát-ion (CO32-) a víz kalcium-ion tartalmával CaCO3 formájában kicsapódik. Ha azonban a disszociáló kalciumhidroxid hidroxid-ionja a mangánnal lép reakcióba akkor a vízben valamennyire oldódó Mn(OH)2 keletkezik. A mangán-hidroxid egy része oldott állapotban marad, azonban a másik része ki fog csapódni (főleg, ha oxidálódik közben), lehetővé téve ezzel a víz mangántartalmának részleges eltávolítását. A vas ill. mangán eltávolítása szempontjából is hatékony ez az eljárás, de csak akkor gazdaságos ezt a megoldást választani, amennyiben a víz lágyítása is szükséges. •

Ioncsere: csak alacsony vas- és mangántartalom esetén hatékony.

• Koaguláció, ülepítés, szűrés: A koaguláció során valamilyen úton a vízben lévő kis részecskéket nagyobb aggregátumokká, egységekké alakítjuk át, ezáltal azokat a tisztítandó vízből el tudjuk távolítani. A vízben lévő szemcsék patogén mikroorganizmusokat, nehézfémeket, humin anyagokat is tartalmazhatnak (THM-ok prekurzorai) valamint vasat, mangánt, és szintetikus szerves anyagokat. Ez utóbbiak gyakran adszorbeálódnak a lebegőanyagokhoz, ill. szerves szuszpenziókhoz, így lehetővé téve koaguláció útján történő eltávolításukat. A koaguláció tehát az aggregálás összes reakcióját, folyamatát és eredményét jelenti, amelyek magukban foglalják a pehelyképződést, a kémiai úton történő részecskedestabilizálást és a részecskék közti fizikai kontaktus kialakítását is. Ezt koaguláló szerekkel érjük el, melyek a lebegőanyagok felületének negatív töltését semlegesítve az összekapcsolódást lehetővé teszik. Általában erre a célra három vegyértékű fémeknek, az alumíniumnak és a vasnak a sóit használják. A vízben lévő oldott anyagok mennyisége, minősége, a pH, a hőmérséklet, az adagolt dózis, a reakcióidő, és a vízben lévő ionok befolyásolják a reakciót. Sokszor használnak szintetikus szerves polimereket is koaguláló szerként, önmagában vagy kiegészítésként a Fevagy Al-só mellé. Előnye, hogy kevesebb kémiai iszap keletkezik, és a képződő pelyhek nagyobbak és sűrűbbek, de alkalmazása nagyon vízminőség függő (nehéz optimalizálni az érkező víz minőségének széles skálája miatt). Az ülepítés során a vízben lévő szilárd részecskéket összegyűjtik a vízoszlop alján. Az ülepítés ülepítő medencében történik. Akkor alkalmazunk ülepítést, vagyis durva fázisszétválasztást a vízkezelési eljárás során, amikor a víz vas tartalma 5 mg/l feletti. Ebben az esetben ugyanis a nagy kezdeti vasmennyiség sok eltávolítandó anyagot eredményez, vagyis a szűrő hamar eltömődik, ha az ülepítés folyamatát kihagyjuk. A szűrés vízben lévő lebegő szemcsés anyagok eltávolítására szolgál. Szemcsés anyagú szűrőket alkalmaznak a leggyakrabban az ivóvízkezelésben. A szűrt víz minőségének fenntartására és a szűrőágy fokozatos elhasználódásának megelőzésére a szűrőt rendszeresen öblíteni kell. Az öblítés általában víz és levegő (vagy csak víz) lentről felfelé történő áramoltatásával történik. •

Ultraszűrés: költséges megoldás, a gyakorlatban nem nagyon alkalmazzák.

20


2000. 10. 27.

•

Fordított ozmózis (mint elvi kezelési lehetőség)

•

Elektrodialízis (mint elvi kezelési lehetőség)

• Biológiai mangáneltávolítás: Egyes baktériumok a vas vagy mangán különböző környezeti tényezők közötti oxidálására képesek. Vannak olyan baktériumok is melyek csak a mangánt oxidálják. Valószínűleg a jövőben a biológiai vas-és mangáneltávolítás számos esetben a hagyományos rendszerek alternatívája lesz (előnyei: nagy szűrési sebesség, durvább szemcséjű szűrőanyag, nagy visszatartási kapacitás, vegyszeradagolás nem szükséges, rugalmas üzemeltetés). (AWWA 1990, Öllős 1998)

2.6. NITRÁT-ION

NO3–

2.6.1. Megnevezés: francia: nitrate

angol: nitrate

német: Nitrate

2.6.2.1. Kémiai adatok: A nitrátok két módon definiálhatóak meg. Egyrészt a nitrátok a salétromsav (HNO3) MeINO3 általános képletű sói. Vízben mind jól oldódnak és színtelenek, hacsak a kation nem színes. A vizes oldatok általában nem oxidáló hatásúak, de a tiszta nitrátok olvadékai igen. Másrészt a nitrátok a salétromsav R-O-NO2 általános képletű észterei (R = alkilgyök). Felhasználásuk sokoldalú: kardiákumok, lakkipari nyersanyagok, tartósítószerek, műtrágyák és robbanóanyagok alkotórészei, a vízbe főleg a túlzott műtrágyázás eredményeképpen kerülnek. ((RÖMPP Vegyészeti Lexikon 1981) 2.6.2.2. Fizikai adatok: Előfordulás: A nitrát-ion egyike a leggyakoribb ionoknak a természetes vizekben. Felszíni és mélységi vizekben általában pár mg/l-es koncentrációban fordul elő. Sok mélységi vízben ennél magasabb koncentrációban is megtalálható, ennek az intenzív állattenyésztés az oka. Koncentrációja a vizben akár a néhány száz mg/l-es értéket is elérheti. Ha az ivóvíz nitráttartalma 10 mg/l alatti, akkor a szervezet számára az elfogyasztott zöldségek jelentik a nitrát fő forrását. Ha az ivóvíz nitrát-koncentrációja 50 mg/l feletti, akkor a akkor a napi nitrátbevitel fő forrása az ivóvíz. A nitráttartalmú víz fogyasztásának egészségügyileg két hatása van: 1. a szervezetben redukció útján nitritté alakulva a vér oxigénszállító képességét gátolja (a hemoglobint methemoglobinná alakítja át), az egyén megfullad. Ez a jelenség elsősorban a csecsemőkre veszélyes, mintegy 50 mg/l NO3– koncentráció felett. 2. karcinogén nitrozaminok keletkezhetnek. A WHO ajánlása a methaemoglobinaemia kialakulásának veszélyével számol,

21


2000. 10. 27.

mert a nitrát és a rák kapcsolatának bizonyítékai nem kielégítőek. (RÖMPP Vegyészeti Lexikon 1981, WHO 1993)

2.6.3. A határértékek: A szabályozás megnevezése


"EU"-1999 450/1-1989 MSZ 450/1-1978 EU WHO

98/83/EC 80/778/EEC 1993 1984

50

(5) (4)

20 20 20 20 20 10 25

(1)

40 40 20 (4) 40 40 20 50

(5)

50 50 45

(3)

(2)

mért. egys.

Megjegyzés

mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

(3)

mg/l mg/l

(3)


mg/l mg/l

(1)

IÉ: Irányadó érték EMK: Elfogadható maximális koncentráció (3) A nitrát és a nitrit együttes koncentrációjára a következő feltételnek teljesülnie kell: (2)

[nitrát] [nitrit] ––––– + ––––– = 1 , 50 3 ahol a szögletes zárójelben a megfelelõ koncentrációk mg/l-ben kifejezett értékei szerepelnek, valamint a nitrit koncentrációja a vízkezelõ létesítményt elhagyó vízben ne legyen nagyobb 0,10 mg/l-nél. (4) Egyedi kutas vízellátás esetén 80 mg/l a tűrhető határérték, de 40 mg/l feletti nitráttartalom esetén a vizet csecsemők ételének, italának vagy tápszerének készítésére tilos felhasználni! (5) Az EU vízminőségi besorolása: kémiai paraméter. 2.6.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása: A táblázatra nézve rögtön látható, hogy a magyar határérték szigorúbb, mint ez Európai Uniós. A Magyar Szabvány a nitrát esetében is a víznyerő hely szerint osztályozta a vizeket így védve a védett rétegvizeinket. Ez a különbség az Európai Uniós szabvány átvételekor el fog tűnni. Egyetlen helyen enyhébb (80 mg/l) a magyarországi határérték: a talajvízből származó egyedi kutas vízkivétel esetén, amennyiben a vizet csecsemők ételének, italának, tápszerének készítésére nem hasznosítják. Ez a kikötés is el fog tűnni a jövőben, de ez talán nem is baj. Az EU csatlakozással az (3) pontot is átvesszük majd a nitrát és a nitrit együttes jelenlétére vonatkozóan, ami a WHO ajánlásnak is része. Vélhetően ez a paraméter nem fog igazán problémát jelenteni.

22


2000. 10. 27.

2.6.5. Kezelési lehetőségek •

Fizikai-kémiai eljárások:

• ioncsere: ipari körülmények között is kipróbált eljárás. Az ioncserélő gyanták alkalmazásakor a következő szempontokra kell tekintettel lennünk: 1. a víz oldott anyag tartalma legyen 1 mg/l alatt. Ellenkező esetben az esésveszteség nagy, gyakori tisztítás szükséges és hamar elhasználódik a gyanta. 2. a víz ionösszetétele: a gyanta a nitrát-ionokon kívül a hidrogénkarbonát-és szulfát-ionokat is megköti és ezeket klorid-ionra cseréli. Ez a víz klorid-ion tartalmának emelkedésével jár. Az megoldást jelentene, ha hidrogénkarbonát-ionokra cserélnénk a víz anionjait, de ez a módszer kényesebb és drágább. 3. a regeneráláskor keletkező szennyezett anyagokat el kell helyezni, kezelni kell (ez tartalmazza a nyersvíz összes szulfát-és nitrát-ionját, a karbonát-ionok egy részét és nagy mennyiségű kloridot és nátriumot a regenerálás miatt) 4. a hőmérséklet: az ioncsere előnye, hogy bármilyen hőmérsékleti viszonyok között alkalmazható. (Megvalósult az ioncserés technológia többek között hazánkban: MÉLYÉPTERV, Nagy Britanniában: Anglian Water Authorithy, Franciaországban: AZURION eljárás (Plouenan-ban)) (Degrémont 1989, AWWA 1990) • fordított ozmózis (RO, reverse osmosis): a víz és az oldat közötti membránon a nyomáskülönbség hatására történő áramlás. A sóoldatra nyomást fejtünk ki, amely túllépi az oldat által a szemipermeábilis membránra kifejtett ozmózisnyomást, ezért a sóoldatból tiszta víz áramlik át a membránon a sót visszahagyva. A nyersvíz sótartalmának széles skálája mellett alkalmazható. (AWWA 1990, Degrémont 1989) • elektrodialízis (ED, electrodialysis): ionok áramlása egy membránon keresztül az alacsonyabb koncentrációjú helyről a nagyobb koncentrációjú helyre elektromos áram hatására. A kialakítás a következő: a katód és az anód közé felváltva negatív és pozitív töltésű membránokat helyezünk el. A vízáramlás iránya tangenciális, az ionok áramlásának iránya merőleges a membránra. Az anionok bekerülve a membránok és az elektródák közé megindulnak a pozitív töltésű anód irányába és áthaladnak a mellettük lévő pozitív töltésű membránon. A kationok megindulnak negatív töltésű katód felé és áthaladnak a katód irányába eső negatív töltésű membránon. Így az anionok és a kationok is ugyanabba a cellába kerülnek, de különböző irányból, ellentétes töltésű membránokon keresztül. Ezzel a módszerrel a cellákban felváltva hol tiszta víz, hol pedig nagy sótartalmú, koncentrált víz gyűlik. A vízáramlás iránya tangenciális, az ionok áramlásának iránya merőleges a membránra. Csak enyhén sós vizek esetén alkalmazható, mert ahogy a kezelendő víz sótartalma nő, úgy csökken a membránok kapacitása. Minél kisebb a sótartalom, annál nagyobb lesz az áramfogyasztás a sótalanítandó víz ellenállásváltozásának megfelelően (kb. 0,6-0,8 kWh energia szükséges 1 kg só eltávolításához). Ezt a módszert ált. néhány ezer m3/d-ig alkalmazzák. (AWWA 1990, Degrémont 1989) • Biológiai eljárások: Ezek a technológiák helyhez rögzített baktériumokat alkalmaznak. Így a mikroorganizmusok aktív koncentrációja növelhető és ez a koncentráció benntartható a biológiai reaktorban, vagyis a biológiai reakció hatásfoka javul. A baktériumok a nitrátot nitrogéngázzá (N2) alakítják, amennyiben oxidálható szubsztrátum áll rendelkezésükre. (Degrémont 1989) • autotrof denitrifikálás: lehet H-nel való denitrifikálás, vagy kén-hordozón történő denitrifikálás. Ennek megfelelően a reakciók: ♦ hidrogén alkalmazása esetén: 2 NO3- + 5 H2 → 4 H2O + N2+2 OH23


2000. 10. 27.

♦ kéntartalmú hordozóval: 5 S + 6 NO3- + 6 H2O → 3N2 + 5 SO42-+ 4H+ A baktériumoknak hosszú kontaktidőre van szükségük ahhoz, hogy a reakció így végbemenjen. Ha ez nem áll rendelkezésre, akkor a biológiai reakció nem fejeződik be, nitritek jelennek meg .Csak 0,5-2 m/h-s sebesség esetén keletkezik nitrogéngáz, ezért ez az eljárás ipari alkalmazásra nem nagyon alkalmas. • heterotrof denitrifikálás: Heterotrof baktériumok alkalmazása esetén a leggyorsabb a denitrifikálás. Ezek a baktériumok széntartalmú szubsztrátumot oxidálnak : ♦ etanollal: 12 NO3- + 5 C2H5OH → 6 N2 + 10 CO2 + 9 H2O + 12 OH♦ ecetsavval: 8 NO3- + 5 CH3COOH → 4 N2 + 10 CO2 + 6 H2O + 8 OH-

2.7. NITRIT-ION 2.7.1. Megnevezés: francia: nitrite

NO2angol: nitrit

német: Nitrite

2.7.2. Kémiai adatok: A nitritek is két módon definiálhatóak: egyik oldalról a nitritek a salétromossav (HNO2) MeINO2 általános képletű sói. Közülük eddig csak a vízben rosszul oldódó ezüst-nitrit és a vízben oldható alkáli-és alkáliföld-nitritek ismeretesek tiszta állapotban. Vizes oldataik a hidrolízis következtében mindig tartalmaznak instabil salétromossavat. A nitrit gyors kimutatására próbacsíkok használhatóak. Másrészt a nitritek a salétromossav R-O-N=O általános képletű észterei. Felhasználása: A nátrium-nitritet és néhány szerves nitritet kardiákumként (szívműködés-erősítő gyógyszer), a szervetlen nitriteket pedig korrózió elleni védőszerként, bizonyos nitrogénvegyületek előállítására és húsáruk színének élénkítésére használják. Előfordulása: természetes vizekben nem jellemző. Jelenléte szennyvízzel való szennyezettségre és/vagy reduktív körülményekre utal. A nitrit hatása a szervezetre: a vér oxigénszállító képességét gátolja (a hemoglobint methemoglobinná alakítja át), az egyén megfullad. Ez a jelenség elsősorban a csecsemőkre veszélyes. (RÖMPP Vegyészeti Lexikon 1981)

24


2000. 10. 27.

2.7.3. A határértékek: A szabályozás megnevezése


"EU"-1999 450/1-1989 MSZ 450/1-1978 EU WHO

98/83/EC 80/778/EEC 1993 1984

0,5

(5) (6)

0,1 0,1 0,5 0,1 0,1 0,5

0,3 0,3 1,0 0,3 0,3 1,0 0,5

(6)

(1)

0,1 3 -

(3)

(2)

mért. egys.

Megjegyzés

mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

(3) (4)

mg/l mg/l

(3)

mg/l mg/l

ideiglenes érték


(1)

IÉ: Irányadó érték EMK: Elfogadható maximális koncentráció (3) A nitrát és a nitrit együttes koncentrációjára a következő feltételnek teljesülnie kell: (2)

[nitrát] [nitrit] ––––– + ––––– = 1 , 50 3 ahol a szögletes zárójelben a megfelelõ koncentrációk mg/l-ben kifejezett értékei szerepelnek, valamint a nitrit koncentrációja a vízkezelõ létesítményt elhagyó vízben ne legyen nagyobb 0,10 mg/l-nél. (4) Sérülékeny vízbázisból származó víznél: 0,10 mg/l. Egyes vízadó berendezések (kutak stb.) vizét ezen határérték (0,10 mg/l) alapján kell értékelni, tehát nem elég, ha a követelmények a kevert víz esetében teljesülnek. Túllépés esetén tisztázandó, hogy mi a túllépés oka. Ha ez természetes folyamat (pl. lápos területen reduktív folyamat) és a műszaki védelem biztosított, akkor működhet a kút. Ha nem így van, vagyis a szennyezés lehetőségét jelzi a túllépés, akkor az érintett kutat a szolgáltatásból ki kell kapcsolni, vagy külön biztonsági intézkedésekre van szükség a mikrobiális szennyeződés megelőzésére. (5) A hatálybalépés időpontja az Európai Unióhoz való csatlakozás, de legkésőbb 2003. dec. 31., figyelembe véve a következő bekezdést is. A hatályba lépésig a jelenlegi vízminőségi előírások (MSZ 450) maradnak érvényben. A nitritre megadott vízminőségi követelmény betartása alól meghatározott időre az Európai Unió illetékes szerve felmentést adhat, amit az illetékes minisztériumok (EüM, KHVM) hivatalos lapjában kell közzétenni. Ilyen esetekben az adott paraméterre - a közzétett feltételek mellett - ez az átmeneti határérték érvényes. (6) Az EU vízminőségi besorolása: indikátor paraméter. 2.7.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása: Az MSz a víznyerő hely jellegétől függően szabályozza a vizek nitrit tartalmát. Az Európai Unió szabványa azonban csak egy értéket tartalmaz, a határérték megállapításkor nem veszi figyelembe a víz eredetét. A (3)-as lábjegyzet azt is előírja, hogy a nitrit koncentrációja a kimenő vízben ne legyen nagyobb, mint 10 mg/l. Mint a 3. pont táblázatából látható az EU-s

25


2000. 10. 27.

határérték a védett rétegvizek esetében jelent szigorodást a Magyar Szabványhoz képest. Remélhetően a védett rétegvizekből származó víz esetén sem jelent majd problémát a nitrit alacsonyabb határértéke az - esetek nagy többségében - oxidatív ivóvízre nézve. 2.7.5. Kezelési lehetőségek: •

Fizikai-kémiai eljárások:

• ioncsere: Az ioncserélő gyanták alkalmazásakor a következő szempontokra kell tekintettel lennünk: 1. a víz oldott anyag tartalma legyen 1 mg/l alatt. Ellenkező esetben az esésveszteség nagy, gyakori tisztítás szükséges és hamar elhasználódik a gyanta. 2. a víz ionösszetétele: a gyanta a nitrit-ionokon kívül a hidrogénkarbonát-, szulfát-, nitrát-ionokat, stb. ... is megköti és ezeket klorid-ionra cseréli. Ez a víz klorid-ion tartalmának emelkedésével jár. Az megoldást jelentene, ha hidrogénkarbonát-ionokra cserélnénk a víz anionjait, de ez a módszer kényesebb és drágább. 3. a regeneráláskor keletkező szennyezett anyagokat el kell helyezni, kezelni kell ( ez tartalmazza a nyersvíz összes szulfát-és nitrát-ionját, a nitrit-ionokat a karbonátionok egy részét és nagy mennyiségű kloridot és nátriumot a regenerálás miatt) 4. a hőmérséklet: az ioncsere előnye, hogy bármilyen hőmérsékleti viszonyok között alkalmazható. (Megvalósult az ioncserés technológia többek között hazánkban: MÉLYÉPTERV, Nagy Britanniában: Anglian Water Authorithy, Franciaországban: AZURION eljárás (Plouenan-ban)) (Degrémont 1989, AWWA 1990) • fordított ozmózis (RO, reverse osmosis): a víz és az oldat közötti membránon a nyomáskülönbség hatására történő áramlás. A sóoldatra nyomást fejtünk ki, amely túllépi az oldat által a szemipermeábilis membránra kifejtett ozmózisnyomást, ezért a sóoldatból tiszta víz áramlik át a membránon a sót visszahagyva. A nyersvíz sótartalmának széles skálája mellett alkalmazható. (AWWA 1990, Degrémont 1989) • elektrodialízis (ED, electrodialysis): ionok áramlása egy membránon keresztül az alacsonyabb koncentrációjú helyről a nagyobb koncentrációjú helyre elektromos áram hatására. A kialakítás a következő: a katód és az anód közé felváltva negatív és pozitív töltésű membránokat helyezünk el. A vízáramlás iránya tangenciális, az ionok áramlásának iránya merőleges a membránra. Az anionok bekerülve a membránok és az elektródák közé megindulnak a pozitív töltésű anód irányába és áthaladnak a mellettük lévő pozitív töltésű membránon. A kationok megindulnak negatív töltésű katód felé és áthaladnak a katód irányába eső negatív töltésű membránon. Így az anionok és a kationok is ugyanabba a cellába kerülnek, de különböző irányból, ellentétes töltésű membránokon keresztül. Ezzel a módszerrel a cellákban felváltva hol tiszta víz, hol pedig nagy sótartalmú, koncentrált víz gyűlik. A vízáramlás iránya tangenciális, az ionok áramlásának iránya merőleges a membránra. Csak enyhén sós vizek esetén alkalmazható, mert ahogy a kezelendő víz sótartalma nő, úgy csökken a membránok kapacitása. Minél kisebb a sótartalom, annál nagyobb lesz az áramfogyasztás a sótalanítandó víz ellenállásváltozásának megfelelően (kb. 0,6-0,8 kWh energia szükséges 1 kg só eltávolításához). Ezt a módszert ált. néhány ezer m3/d-ig alkalmazzák. (AWWA 1990, Dergrémont 1989) • kémiai oxidáció, fertőtlenítés: Kémiai oxidáció: NO2- + 2 OH- → NO3- + H2O + e-

26


2000. 10. 27.

Fertőtlenítés: A vízben lévő nitrit egy komplex, pH-függő folyamatban lép reakcióba a szabad klórral. Sokáig úgy gondolták, hogy a nitrit a kötött klórral nem reagál, de a monoklóramin (NH2Cl) csökkenésének mértéke nitrit jelenlétében jóval nagyobb, mint ami a szabad klór egyensúlya miatt bekövetkezne, ami egy a NO2–N és a NH2Cl közötti közvetlen reakcióra utal. • Biológiai eljárások: Ezek a technológiák helyhez rögzített baktériumokat alkalmaznak. Így a mikroorganizmusok aktív koncentrációja növelhető és ez a koncentráció benntartható a biológiai reaktorban, vagyis a biológiai reakció hatásfoka javul. A baktériumok a nitrátot/nitritet több lépcsőben nitrogéngázzá (N2) alakítják, amennyiben oxidálható szubsztrátum áll rendelkezésükre. Sematikusan: NO3- → NO2- → NO → N2O → N2 A részletesebb leírást L. a nitrátnál. (Degrémont 1989)

2.8. SZERVES ANYAG TARTALOM (kémiai oxigénigény, KOIps) 2.8.1. Megnevezés: francia: demande chimique en oxygéne angol: chemical oxygen demand (COD) német: Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) 2.8.2. Általános leírás A szerves anyag tartalom jelentősége: az ivóvízben lévő szerves anyagok íz- és szagrontóak, valamint a THM-ok képződéséhez is hozzájárulnak. Ezen kívül a vízben lévő szerves anyagok biztosítják a vízben nemkívánatos mikroorganizmusok tápanyagszükségletét. Tehát a víz szerves anyag tartalmának számszerűsítésére és korlátozására szükség van. A víz (vagy szennyvíz) szerves anyag tartalmára a kémiai oxigénigényéből, tehát a KOI értékéből következtethetünk. A kémiai oxigénigény az az oxigénmennyiség [mg/l], amely a vízben lévő redukáló anyagok kémiai oxidálhatóságát jellemzi. Tehát a vízben (vagy szennyvízben) lévő szerves anyagok oxidálószerekkel végzett oxidációja során elfogyasztott oxigén mennyiségét jelenti. Az ivóvíz szabványok a kémiai oxigénigényen keresztül szabályozzák a vizek szerves anyag tartalmát. (Benedek, Valló 1982) A szerves anyagok forrása a vízben lehet természetes eredetű vagy mesterséges, tehát az emberi tevékenység következménye, valamint e kettő egymásra hatásából származó. A természetes eredetű szerves anyagok az elpusztult növények ill. állatok bomlásából származnak. A növényi szervezetek bomlásából általában vízben jól oldódó humin- és lignin anyagok kerülnek a vízbe, valamint szénhidrát típusú vegyületek. Az állatok bomlásából származó szerves anyagok közül a vízben élő állati szervezetek hatása dominál az anyagcsere termékek és a tetemek bomlásából származó szerves anyagok terén is. A szárazföldi állatok leginkább a nem megfelelően kialakított dögtemetők révén ’járulnak hozzá’ a vizek (felszín alatti vizek) szerves anyag tartalmához. Az emberi tevékenységnek köszönhető szennyezés az ipari és kommunális szennyvizeknek a nem megfelelő tisztítás után a befogadóba engedését, valamint a

27


2000. 10. 27.

hulladéklerakók csurgalékvizének a talajba és a talajvízbe szivárgását jelenti. Az élelmiszeripari és mezőgazdasági szennyvizek szerves anyag tartalma általában biológiailag jól bontható szemben az ipari szennyvizekével. Az emberi tevékenység és a természet egymásra hatásának következtében is kerül szerves anyag a vizekbe pl. emberi tevékenység (szennyvizek, műtrágya) következtében eutrofizálódó tavakban az algák nagy mértékben elszaporodnak. A szerves anyagok megjelenési formái: felszíni vizekben a szerves anyagok mind szilárd, mind oldott állapotban megjelenhetnek. Az oldott állapotú szerves anyagok elsősorban a növények bomlásából származó lignin- és humin anyagok és szénhidrátok, valamint az állatok tetemeiből származó szerves anyagok (polipeptidek). Oldott állapotú ezen kívül a szennyvizek szerves anyag tartalma is. A szilárd állapotú szerves anyagok méretüktől függően a kolloid, a kvázi-kolloid vagy a makroszkópikus szilárd anyagok közé tartoznak. A felszíni vizekben szervetlen szilárd részecskéken adszorbeálódott szerves anyagokat is találunk. A felszín alatti vizekben a szerves anyagok csak oldott formában jelennek meg a vízadó réteg szerkezete miatt. (MI-10-269-9 1993) A KOI mérésére két oxidálószer használatos: a kálium-permanganát és a káliumdikromát. Az ivóvizes gyakorlatban általában kálium-permanganáttal oxidáljuk a víz szerves anyag tartalmát, az ily módon meghatározott oxigénigény jelölése: KOIps, ahol a ’p’ a KMnO4re, az ’s’ a savas közegre utal. (Benedek, Valló 1982, RÖMPP Vegyészeti Lexikon 1981)

28


2000. 10. 27.

2.8.3. A határértékek: A szabályzat megnevezése


"EU"-1999

5,0 (4) (5) (6) 3,5 2,5

450/1-1989

3,0 6,0

MSZ 450/1-1978

3,5

10,0 (6) 3,5

2,5 3,5

4,5 15,0

10,0 EU WHO

98/83/EC 80/778/EEC 1993 1984

2,0

(7)

5,0

(5) (8)

(1)

5,0 -

(2)

mért. egys.

Megjegyzés

O2 mg/l Sérülékeny vízbázisbólszárm azó vízre:3,5 m g/l(3) O2 mg/l talajvíz O2 mg/l felszíni víznyerés O2 mg/l védett rétegvíz O2 mg/l talajvíz O2 mg/l felszíni víznyerés O2 mg/l védett rétegvíz O2 mg/l O2 mg/l O2 mg/l O2 mg/l

(1)

IÉ: Irányadó érték EMK: Elfogadható maximális koncentráció (3) Felszíni vízből nyert (nem partiszűrésű) víznél a határérték emelhető, de nem lehet nagyobb, mint a nyers vízben mért érték 65%-a és az 5,0 mg/l-t nem haladhatja meg. (Ezen belül törekedeni kell a minél kisebb érték elérésére.) Az egyes vízadó berendezések (kutak stb.) vizét ezen határértékek (3,5 mg/l, nyers vízi érték 65%-a, 5,0 mg/l) alapján kell értékelni, tehát nem elég, ha a követelmények a kevert víz esetében teljesülnek. Túllépés esetén tisztázandó, hogy mi a túllépés oka. Ha ez természetes folyamat (pl. lápos területen reduktív folyamat) és a műszaki védelem biztosított, akkor működhet a kút. Ha nem így van, vagyis a szennyezés lehetőségét jelzi a túllépés, akkor az érintett kutat a szolgáltatásból ki kell kapcsolni, vagy külön biztonsági intézkedésekre van szükség a mikrobiális szennyeződés megelőzésére. (4) A hatálybalépés időpontja az Európai Unióhoz való csatlakozás, de legkésőbb 2003. dec. 31., figyelembe véve a következő bekezdést is. A hatályba lépésig a jelenlegi vízminőségi előírások (MSZ 450) maradnak érvényben. A kémiai oxigénigényre megadott vízminőségi követelmény betartása alól meghatározott időre az Európai Unió illetékes szerve felmentést adhat, amit az illetékes minisztériumok (EüM, KHVM) hivatalos lapjában kell közzétenni. Ilyen esetekben az adott paraméterre - a közzétett feltételek mellett - ez az átmeneti határérték érvényes. (5) Az EU vízminőségi besorolása: indikátor paraméter. (6) Egyedi kutas vízellátás esetén a tűrhető határérték 4,0 mg/l. (7) Ha a nyersvízben a KOIps 5 mg/l-nél nagyobb, a határértékek a következők szerint alakulnak: -ha a KOI a nyersvízben 5-7 mg/l, a határérték 3,8 mg/l, -ha a KOI a nyersvízben 7-9 mg/l, a határérték 4,2 mg/l, -ha a KOI a nyersvízben 9-12 mg/l, a határérték 4,6 mg/l, -ha a KOI a nyersvízben 12 mg/l fölötti, a határérték 5,0 mg/l. (8) Ezt a paramétert nem kell mérni, ha a TOC-t meghatározzák. (2)

29


2000. 10. 27.

2.8.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása: Az Európai Unió szabványa kétféle határértéket ad meg a kémiai oxigénigényre (L. táblázat). Az MSZ-ben ezzel szemben rengeteg határérték található a KOI-re. A magyar szabályozás a víznyerő hely függvényében három csoportra osztja a vizeket, és mindre megad egy ‘megfelelő’ és egy ‘tűrhető’ értéket. Mivel a ‘megfelelő’ érték be nem tartását semmilyen retorzió nem követi, ezért annak igazán nincs jelentősége. Ezen a hat értéken kívül a magyar szabvány megad még egy enyhébb határértéket is az egyedi kutas vízellátásra (ez ‘tűrhető’ érték) és mindezek mellett még előír négy határértéket arra az esetre, ha a nyersvíz KOI értéke 5 mg/l fölötti. Ennek én nem sok értelmét látom, mert a határtértéket nem a nyersvíz kémiai oxigénigényétől kellene függővé tenni, hiszen az az adott komponens emberi szervezetre gyakorolt hatásától illetve a víz fogyaszthatóságától függ. Vagyis a magyar szabályozás sokkal részletesebb, mint az uniós, túl részletes. Egy pillantást vetve a számokra látható, hogy a KOI szempontjából a védett rétegvízből származó vizek jelentenek majd problémát az európai szabvány átvételekor. A határértéket meghaladó szerves anyag eltávolítása több, mint 100 vízműben aktuális, és ez a szám emelkedni fog. 2.8.5. Kezelési lehetőségek: •

Fizikai-kémiai módszerek:

• Szilárd-folyadék fázisszétválasztás: Ezen az elven a szilárd állapotú szerves anyagok, ill. a vízkezelés során adszorpcióval vagy a koaguláció-flokkuláció során szilárd állapotúvá alakított anyagok távolíthatóak el. A szilárd-folyadék fázisszétválasztás sokféle módon megvalósulhat. Történhet szitaszűréssel (makroszkópikus méretű szerves anyagok esetén), ülepítéssel (bár ez nem igazán hatékony mert a szerves anyagok többségének sűrűsége nem tér el jelentősen a vízétől), flotálással (ez jó hatékonyságú különösen a hidrofób anyagok: zsírok, olajok, proteinek esetén ill. a koaguláció-flokkuláció során keletkezett pelyhek eltávolításakor is). Gyorsszűréssel a mikroszkópikus méretű anyagoknak csak az a része távolítható el, amelyek pelyhekbe tömörültek, lassú szűréskor az oldott állapotú szerves anyagok ill. a makroszkópikus méretű anyagok kerülnek eltávolításra (lassú szűrés esetén a biológiai folyamatok dominálnak). A szilárd-folyadék fázisszétválasztáshoz tartozik még a mikroszűrés, mellyel a mikroszkópikus méretű anyagok, algák, lárvák távolíthatóak el (30-70 %-os hatásfokkal), a koaguláció-flokkuláció folyamata, melynek során a mikroszkópikus méretű (kolloid, kvázikolloid mérettartomány) szerves anyagot tartalmazó részecskék elveszítik stabilitásukat, és aggregálódási hajlamuk növekedésével pelyhekké állnak össze valamint a koprecipitáció (együttes kicsapódás). Ezen folyamat során a koagulánsokból keletkező, vízben rosszul oldódó, negatív töltésű fém-hidroxidok kapcsolatba lépnek az oldott állapotú szerves anyagok egy részével. Az így aggregálódó fém-hidroxid szolok tartalmazzák a korábban oldott állapotú szerves anyagok egy részét, így válik a szilárd-folyadék fázisszétválasztás számára hozzáférhetővé az oldott állapotú szerves anyagok jelentős része. A koagulációs-flokkulációs folyamatokkal kiegészített szilárd-folyadék fázisszétválasztás révén a felszíni vizek szerves anyagtartalmának 25-60 %-a eltávolítható a szerves anyagok minőségének, szerkezetének, valamint oldott-szilárd arányának függvényében. • Oxidáció: A szerves anyagok erős oxidálószerek hatására (megfelelő katalizátorok és elég hosszú reakcióidő esetén) vízzé és szén-dioxiddá alakíthatók. Általában a katalizátorok alkalmazására nincs lehetőség, az oxidálószer nagy feleslegben való alkalmazása gazdaságtalan 30


2000. 10. 27.

és nem oldható meg a tetszés szerinti hosszúságú reakcióidő sem. Ezért a szerves anyagok oxidációjának végterméke általában nem víz és szén-dioxid, vagyis a szerves anyagok csak részlegesen oxidálódnak. Az oxidáció eredményeképpen kémiai szerkezetük megváltozik, adszorpciós képességük és biokémiai bonthatóságuk módosul. Magyarországon a víz szerves anyag tartalmának csökkentésére illetve szerkezetének módosítására általában kálium-permanganát oldatot vagy ózont használnak. • Oxidáció ózonnal: Az ózon nagyon erélyes oxidálószer, alkalmazása nagy körültekintést igényel. Gyorsan bomlik naszcensz oxigénre és kétatomos oxigénmolekulára, ezért fertőtlenítőszerként nem alkalmazhatjuk kizárólagosan. A vízkezelési gyakorlatban az ózon koncentrációja és a reakcióidő nem elegendő a szerves anyagok vízzé és szén-dioxiddá történő oxidálásához. Általában 5-15 perces kontaktidő mellett 1-3 mg/l-nyi ózont adagolunk a vízhez. A szerves anyag eltávolítás hatásfoka 3-15 %, ami a szerves anyag kémiai szerkezetétől és az adagolt levegő ózonkoncentrációjától ill. az ózont tartalmazó levegő vízbe történő bevezetésének módjától függ. Az ózonos kezelés során a szerves vegyületek szerkezete módosul, ezért az ózonozás után gyakran találhatunk pehelyszerű vegyületeket a vízben annak ellenére, hogy a víz az ózonozás előtt lebegőanyagmentes volt. A vízkezelés során az ózonnal történő oxidáció nem lehet az utolsó lépés, mert az ózonozás folyamata során új vegyületek jelenhetnek meg a vízben, melyek a klórral THM vegyületeket alkothatnak vagy a vízvezeték hálózatban a mikroorganizmusok tápanyagszükségletét fedezhetik. • Oxidáció kálium-permanganáttal: a kálium-permanganát erélyes oxidálószer, oxidálóhatását a legjobban erősen savas közegben és nagy hőmérsékleten tudja kifejteni. A vízkezelés során általában nem ilyen körülmények jellemzőek, ezért ilyenkor a KMnO4 elsősorban a –OH, –COH, –COOH atomcsoporttal rendelkező szerves vegyületekkel és a telítetlen vegyületekkel lép reakcióba. A keletkező vegyületek további oxidáció hatására kisebb móltömegű vegyületekre bomlanak. A kálium-permanganát szükséges adagja: 1-5 mg/l, az oxidáció lejátszódásához szükséges idő néhány óra. • Adszorpció: A nagy fajlagos felülettel rendelkező szilárd anyagok gázok és folyadékban oldott anyagok megkötésére (adszorbeálására) képesek. A vízkezelési gyakorlatban erre a célra aktívszenet alkalmaznak, ami nem szelektív az eltávolítandó szerves anyagok tekintetében. • Adszorpció aktívszén porral: Aktívszén port adagolunk a vízhez, és intenzív keveréssel biztosítjuk, hogy az eltávolítandó anyagok az aktívszén por részecskék felületének közelébe jussanak. Ha ez megtörtént a szennyező anyag megkötődik az aktívszén por felületén. Az aktívszén por kolloid, kvázi-kolloid diszperziót alkot a vízzel, így elválasztása szilárdfolyadék fázisszétválasztással megtörténhet. A megfelelő eltávolításhoz szükséges, hogy az eltávolítandó részecskék a koagulációs-flokkulációs folyamat során pelyhekké álljanak össze, tehát az aktívszénpor adagolását a derítőszer adagolása előtt célszerű megvalósítani kb. 3-5 perc különbséggel. A por alakú aktívszén a vízkezelési techológiából kikerülve még rendelkezik szabad adszorpciós kapacitással, de sajnos regenerálására jelenleg nincs lehetőség. Az aktívszén por szokásos adagja: 20-40 (100) mg/l. • Adszorpció granulált aktívszénnel (GAC): A szennyezők granulált aktívszén felületén kötődnek meg. Ezzel a vízkezelési móddal lényegesen kedvezőbb szerves anyag eltávolítás érhető el, mint poralakú aktívszén alkalmazása esetén. A granulált aktívszenet tartalmazó adszorberen az aktívszén részecskék között a víz vékony filmet alkot. Ebből a filmből a részecskék könyebben, gyorsabban elérik az aktívszén felületét, mint a vízben diszpergált aktívszén por esetében. Fontos, hogy az adszorber nagy fajlagos felülettel rendelkezzen (6001500 m2/g). Célszerű lehetőleg lebegőanyag mentes vizet bocsátani az aktívszén adszorberre, mert különben a vízben található lebegőanyag beborítaná, elzárná az aktívszenet az eltávolítandó szerves anyagoktól. Általában a nagy molekulasúlyú ill. az apoláris vegyületek könnyebben 31


2000. 10. 27.

eltávolíthatóak így, mint a kis molekulasúllyal rendelkezők és a polárisok. A granulált aktív szenes oszlop méretét a kontakt idő (ált. 8-10 perc) és a vízminőségi cél határozza meg egy adott minőségű víz tisztítása esetén. 1 g jó minőségű granulált aktívszén kb. 50-60 mg oldott szerves szén tartalomban (DOC) kifejezett szerves anyagot tud megkötni. Bár a granulált aktívszén regenerálható, ez a kezelési mód relatíve drága. • Biológiai folyamatok: A szerves anyagok jelentős része a mikroorganizmusok számára táplálékként felhasználható, ezt megfelelő körültekintéssel az ivóvíztisztítás során is kihasználhatjuk. (Egyes mikroorganizmusok élettevékenységük során a magasabbrendű élőlények számára toxikus anyagokat állítanak elő, de a természetes körülmények között működő mikroorganizmusok esetében ezzel a problémával nem szembesülünk.) • Lassú szűrés: A lassú szűrökön a víz kis sebessége, hosszabb tartózkodási ideje miatt lehetőség van a mikroorganizmusok intenzív működésének kialakulására. Az algák is szaporodásnak indulnak a szűrök felületén, amennyiben a hőmérsékleti- és a fényviszonyok kedvezőek. Az algák és az aerob mikroorganizmusok tevékenységének hatására a szűrőről elfolyó víz szerves anyag koncentrációja kisebb lesz, mint a szűrőre folyó vízé. A lassú szűrőről elfolyó víz mikroorganizmus tartalma rendszeresen ellenőrzendő, bár az említett mikroogranizmusok a szűrő felületén fejtik ki hatásukat, vagyis a szűrt vízbe csak kis hányaduk kerül bele. • Parti szűrés: Amennyiben egy folyó jó vízvezető tulajdonságú területen halad, a parttól megfelelő távolságra kutakat létesíthetünk a parti szűrés előnyeit kihasználva. A folyó és a kút közötti szakaszon a folyó vize megtisztul a talajban történő áramlás során. A talajban található mikroorganizmusok élettevékenységük során a víz szerves anyag tartalmának egy részét hasznosítják tápanyagként, így csökkentve a kutak felé áramló víz szerves anyag koncentrációját. A szűrőréteg a mikroorganizmusok nagy részét is visszatartja. • Talajvízdúsítás: Vizet szivárogtatunk a talajba, majd a dúsító medencéktől adott távolságban kutak segítségével a beszivárogtatott víz tekintélyes részét kinyerjük. A talajrétegen való átszivárgás során a talaj részecskéihez kötött mikroorganizmusok tevékenységének hatására a víz szerves anyag tartalma csökken. Figyelembe kell venni azonban, hogy a talaj szerkezetének, összetételének, mikroorganizmus kultúrájának függvényében a víz átszivárgása közben a vas-, mangán-, és ammónium-ion koncentrációja nagy mértékben megnövekedhet. • Adszorpció és biológiai lebontás granulált aktívszén felületén: A granulált aktívszén felületén megkötődő szerves anyag kiváló táptalaj bizonyos, a tiszítandó vízben található mikroorganizmusok számára. Ezek a mikroorganizmusok az adszorberekben elszaporodhatnak, és az aktívszén felületén megkötődött szerves anyag egy részét lebonthatják. Ez a mikrobiális tevékenység növeli az aktívszén adszorberek élettartamát, regenerálásra ritkábban van szükség, de a szerves mikroszennyezők eltávolítását, tehát az adszorber elsődleges célját ez nem segíti. A víz ózonos kezelése elősegíti a mikroorganizmusok tevékenységét, mert az ózonos kezelés hatására a víz oxigéntartalma megnő és a szerves vegyületek kisebb méretűekké, kisebb szénatomszámúakká, vagyis biológiailag jobban bonthatókká válnak. Amennyiben a mikroorganizmusok tevékenysége a vízminőséget rontó anyagok megjelenéséhez vezet, úgy az aktívszén adszorbert fertőtleníteni (klóros vízzel átöblíteni) vagy hőkezelni kell, ami a mikroorganizmusok pusztulásához vezet. (MI-10-262-9 1993, AWWA 1990)

32


2.9. TRIHALOMETÁNOK

2000. 10. 27.

THM

2.9.1. Megnevezés: francia: trihalomethanes

angol: trihalomethanes

2.9.2. Kémiai adatok: A trihalogén-metánszármazékok a CHX3 általános képletű halogénvegyületek egy csoportjának elnevezése, ahova a fluoroform (X = F), kloroform (X = Cl), bromoform (X = Br), és a jodoform (X = I) tartoznak. Az ivóvíz szempontjából négy anyag jelentős ezek közül: kloroform, bromoform, dibróm-klórmetán, bróm-diklórmetán. Ezek közül a leggyakrabban előforduló komponens a kloroform. A THM-ok vízben a klórozás melléktermékeként keletkeznek, amennyiben a víz nem kellően előtisztított. A reakció a következő: humin anyagok + Br- + NH3 + Cl2 → CO2 + új szerves vegyületek + kisebb méretű humin anyagok + N2 + ClAz új szerves vegyületek a következőket jelentik: trihalometánok, halogénezett karbonsavak, halogénezett aminok, halogénezett ketonok, stb. A szabványok határértékei 'összes trihalometán' megnevezéssel a négy fontos vegyület együttes koncentrációjára vonatkoznak (kloroform, bromoform, dibróm-klórmetán, brómdiklórmetán). Ezek a vegyületek karcinogén, mutagén hatással rendelkeznek. Ez a négy anyag egyéb a klórozás hatására megjelent melléktermékek jelenlétét jelezheti. A négy trihalometán koncentrációjának ellenőrzése segíti a többi melléktermék jelenlétének kontrollálását, csökkentését.. (RÖMPP Vegyészeti Lexikon, AWWA 1990)

33


2000. 10. 27.

2.9.3. A határértékek: A szabályzat megnevezése

mért. Határérték megfelelő tűrhető egys.

(3) "EU"-1999 50 (6) MSZ 450/1-1989 30 450/1-1978 (3) 98/83/EC 100 EU (1) (2) 80/778/EEC 1993 200, 100, 100, 60 WHO (6) 1984 30

Megjegyzés

µg/l (4) µg/l A mérgező anyagokra az MSZ egy határértéket ad meg µg/l megengedett koncentráció néven. µg/l (4) (5) µg/l µg/l kloroform, bromoform, dibróm-klórmetán, bróm-diklórmetán µg/l 10-5 kockázatotjelent(daganatkeltő anyag)

(1)

IÉ: Irányadó érték EMK: Elfogadható maximális koncentráció (3) Az EU vízminőségi besorolása: kémiai paraméter. (4) Meghatározott vegyületek koncentrációjának összege. A 'meghatározott vegyületek': kloroform, bromoform, dibróm-klórmetán, bróm-diklórmetán. Törekedni kell a minél kisebb érték elérésére anélkül, hogy a fertőtlenítés biztonsága csökkenne. (5) A 6.cikkely (1) (a), (b) és (d) pontja szerinti víz (elosztó hálózatból származó víz, tartályból történő vízellátás esetén a tartály vize, ill. élelmiszer előállításra felhasznált víz) esetében legkésőbb 10 naptári évvel az irányelv hatályba lépése után ki kell elégíteni a határértéket. Az összes THM-re vonatkozó határérték a jelen direktíva hatályba lépését követő 5. és 10. év között 150 µg/l. A Tagállamok kötelesek biztosítani, hogy amennyire csak lehetséges a határérték eléréséhez megadott időszak alatt minden szükséges intézkedés megtörténjen az ivóvíz THM koncentrációjának csökkentésére. A határérték elérése érdekében tett intézkedések során a Tagállamok kötelesek elsőbbséget adni azoknak a területeknek, ahol az ivóvízben legnagyobb a THM tartalom. (6) Ez kloroformra vonatkozó érték. (2)

2.9.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása: A jelenleg érvényben lévő Magyar Szabvány 30 µg/l-nyi kloroform tartalmat engedélyez az ivóvízben. Ezzel szemben az EU határértéke az összes trihalometánra vonatkozik, és az érték 100 µg/l. Mivel a trihalometánok között a kloroform mennyisége a meghatározó, ezért látható, hogy az 98/83/EC enyhébb a THM-ok tekintetében, mint a hazai szabvány. (Érdekes, hogy az EU-konform magyar szabvány tervezete miért tartalmaz az Európai Uniós határtértéknél szigorúbb határértéket.) Tehát az EU-val összehasonlítva a magyar szabvány értékét a trihalometánok tekintetében jól állunk. Érdemes megnézni a WHO ajánlását. Az Egészségügyi Világszervezet mind a négy anyagra (ami a trihalometánok közül az ivóvíz szemplotjából fontos) külön határértéket ad meg, azonban ehheza következőket fűzi hozzá. Azoknak az országoknak, melyek az összes trihalometán mennyiségét szeretnék szabályozni, azt javasolja, hogy ne adja össze a négy

34


2000. 10. 27.

összetevőre külön-külön érvényes ajánlást, hanem inkább a következő képlet használatát javasolja: C bromoform + C DBCM + C BDCM + C kloroform ------------ --------- ---------- -----------≤ 1, ahol 100 100 60 200 C az adott anyag koncentrációját jelenti. (DBCM= dibróm-klórmetán, BDCM= brómdiklórmetán) Azzal indokolja a WHO ezt a javaslatát, hogy ezeknek az anyagoknak a toxikológiai hatása alapvetően nagyon hasonló. Ránézésre az EU-s 100 µg/l-es határérték szigorúbbnak tűnik, mint a fenti, hányadosokból álló feltétel. (WHO 1993) 2.9.5. Lehetőségek a THM mennyiségének csökkentésére: • A klórozás helyének megváltoztatása: A kontakt idő csökkentésével elérhető, hogy kevesebb THM keletkezzen a víztisztítás során ill. a hálózatban. Több ponton adagolva a klórt az aktív klór mennyisége alacsony szinten tartható, ezzel a THM-ok képződése visszaszorítható. •

A klór helyett más fertőtlenítőszer (oxidálószer) használata. (L. még AWWA 1990)

•

A szerves THM prekurzorok eltávolítása: -

koaguláció, ülepítés, szűrés:

A koaguláció során valamilyen úton a vízben lévő kis részecskéket nagyobb aggregátumokká, egységekké alakítjuk át, ezáltal azokat a tisztítandó vízből el tudjuk távolítani. A vízben lévő szemcsék patogén mikroorganizmusokat, nehézfémeket, humin anyagokat is tartalmazhatnak (THM-ok prekurzorai) és elzárva a mikroorganizmusokat a vegyszertől a fertőtlenítés hatékonyságát is csökkenthetik. A koaguláció, az ülepítés és a szűrés sorozata ezért a vízkezelési gyakorlat megszokott eleme. A koaguláció tehát az aggregálás összes reakcióját, folyamatát és eredményét jelenti, amelyek magukban foglalják a pehelyképződést, a kémiai úton történő részecske-destabilizálást és a részecskék közti fizikai kontaktus kialakítását is. A koaguláció általában két medencében zajlik: az első egy gyorskeverő medence a koagulánsok adagolására, a pelyhek képződésére és a részecske destabilizálásra. A második a flokkulációs medence, itt alakulnak ki a részecskék közti kapcsolatok. A koaguláló szerekre azért van szükség, hogy a lebegőanyagok felületének negatív töltését semlegesítve az összekapcsolódást lehetővé tegyék. Általában erre a célra három vegyértékű fémeknek, az alumíniumnak és a vasnak a sóit használják. A vízben lévő oldott anyagok mennyisége, minősége, a pH, a hőmérséklet, az adagolt dózis, a reakcióidő, és a vízben lévő ionok befolyásolják a reakciót. Sokszor használnak szintetikus szerves polimereket is koaguláló szerként, önmagában vagy kiegészítésként a Fe- vagy Al-só mellé. Előnye, hogy kevesebb kémiai iszap keletkezik, és a képződő pelyhek nagyobbak és sűrűbbek, de alkalmazása nagyon vízminőség függő (nehéz optimalizálni az érkező víz minőségének széles skálája miatt). Az ülepítés során a vízben lévő szilárd részecskéket összegyűjtik a vízoszlop alján. Általában azért alkalmazzák ezt az eljárást, hogy eltávolítsák a flokkuláció pelyheit és a szűrés hatékonyságát növeljék. Az ülepítésre különösen a nagy zavarosságú és a nagyon színes vizek esetében van szükség. Ahol a felszíni vizeknek nagy a zavarosságuk és az iszaptartalmuk, ott előülepítőt is alkalmaznak a vízkezelő mű előtt. A sűrűségbeli különbségek, szél és buborékok

35


2000. 10. 27.

jelenléte, a turbulens áramlás csökkenti az ülepítés hatékonyságát. Az ülepítés ülepítő medencében történik. A szűrés vízben lévő lebegő szemcsés anyagok eltávolítására szolgál. Általában agyagot, iszapot, kolloidokat, kicsapatott szerves anyagokat, a koaguláció és a mészlágyítás csapadékait, vasat és mangánt tartalmazó csapadékokat valamint mikroorganizmusokat távolítanak el ezzel a módszerrel. Szemcsés anyagú szűrőket alkalmaznak a leggyakrabban az ivóvízkezelésben. A szűrő anyagának típusa, mérete, granuláltsága, a pórusok mennyisége és minősége befolyásolja a szűrés minőségét, az öblítés gyakoriságát és a szilárd anyag visszatartást. A szűrő anyaga legtöbbször homok, zúzott antracit, ilmenit illetve aktív szén (GAC, Granulated Activated Carbon). A szűrt víz minőségének fenntartására és a szűrőágy fokozatos elhasználódásának megelőzésére a szűrőt rendszeresen öblíteni kell. Az öblítés általában víz és levegő (vagy csak víz) lentről felfelé történő áramoltatásával történik. AWWA 1990, Degrémont 1989) - ioncsere: Az ioncserélő gyanták alkalmazásakor a következő szempontokra kell tekintettel lennünk: 1. a víz oldott anyag tartalma legyen 1 mg/l alatt. Ellenkező esetben az esésveszteség nagy, gyakori tisztítás szükséges és hamar elhasználódik a gyanta. 2. a víz ionösszetétele, 3. a regeneráláskor keletkező szennyezett anyagokat el kell helyezni, kezelni kell, 4. a hőmérséklet: az ioncsere előnye, hogy bármilyen hőmérsékleti viszonyok között alkalmazható. (AWWA 1990) - fordított ozmózis: a víz és az oldat közötti membránon a nyomáskülönbség hatására történő áramlás. A sóoldatra nyomást fejtünk ki, amely túllépi az oldat által a szemipermeábilis membránra kifejtett ozmózisnyomást, ezért a sóoldatból tiszta víz áramlik át a membránon a sót visszahagyva. A nyersvíz sótartalmának széles skálája mellett alkalmazható. (AWWA 1990, Degrémont 1989) - membránszűrés (UF, ultrafiltration): nyomáskülönbség hatására lejátszódó folyamat, a kolloidot és a nagy molekulatömegű anyagokat tartalmazó oldatok frakcionálására és koncentrálására szolgál. A membránszűrő visszatartja a nem ionos anyagokat és általában átengedi az ionokat a membrán típusától, a MWC-tól függően (MWC, Molecular Weight Cutoff). A MWC értékét a gyártók határozzák meg és az ismert oldott anyagok ill. adott molekulatömegű anyagok névleges visszatartásának mértékét jelenti. (a molekulatömeg ugyanis következtetni enged a molekula méretére, ez pedig befolyásolja a visszatartást). A MWC visszatartási határok nem éles és abszolút határok, az oldott anyag méretétől, alakjától, molekulatömegétől és töltésétől függnek. A városi vízművekben való alkalmazáshoz már megfelelő hozamú membránok 1000-50 000-es MWC-vel rendelkeznek. Az 500-MWC vagy szűkebb, kisebb nyílású membránokat már 'nanofiltration' (nanoszűrés) membránoknak hívják, ezek már a vízben található oldott só 35-40%-át is visszatartják. Az 1000-50 000-es MWC-vel rendelkező UF membránok üzemeltetésekor általában 70-700 kPa nyomás szükséges. Ezeknek a membránoknak a hozama 0,1-1 m3/h.m2.bar tiszta víz esetén, de kolloidok jelenlétében ez persze jóval kisebb lesz. (AWWA 1990, Degrémont 1989) - elektrodialízis (ED, electrodialysis): ionok áramlása egy membránon keresztül az alacsonyabb koncentrációjú helyről a nagyobb koncentrációjú helyre elektromos áram hatására. A kialakítás a következő: a katód és az anód közé felváltva negatív és pozitív töltésű membránokat helyezünk el. A vízáramlás iránya tangenciális, az ionok áramlásának iránya merőleges a membránra. Az anionok bekerülve a membránok és az elektródák közé megindulnak a pozitív töltésű anód irányába és áthaladnak a mellettük lévő pozitív töltésű membránon. A

36


2000. 10. 27.

kationok megindulnak negatív töltésű katód felé és áthaladnak a katód irányába eső negatív töltésű membránon. Így az anionok és a kationok is ugyanabba a cellába kerülnek, de különböző irányból, ellentétes töltésű membránokon keresztül. Ezzel a módszerrel a cellákban felváltva hol tiszta víz, hol pedig nagy sótartalmú, koncentrált víz gyűlik. A vízáramlás iránya tangenciális, az ionok áramlásának iránya merőleges a membránra. Csak enyhén sós vizek esetén alkalmazható, mert ahogy a kezelendő víz sótartalma nő, úgy csökken a membránok kapacitása. Minél kisebb a sótartalom, annál nagyobb lesz az áramfogyasztás a sótalanítandó víz ellenállásváltozásának megfelelően (kb. 0,6-0,8 kWh energia szükséges 1 kg só eltávolításához). Ezt a módszert általában néhány ezer m3/d-ig alkalmazzák. (AWWA 1990, Degrémont 1989) - kémiai oxidáció, fertőtlenítés: klór-dioxiddal vagy ózonnal a tisztítási technológia kezdetekor oxidáljuk a THM prekurzorokat, hogy később már alkalmazhassunk klórt víz kezeléséhez. Egy másik lehetőség, ha a koaguláció-ülepítés-szűrés sorozata után oxidálunk, ahol már kevesebb oxidálószerre van szükség, így a THM képződés is kisebb mértékű. (az ózon bizonyos körülmények között növelheti a THM kialakulás lehetőségét) (AWWA 1990) - granulált aktív szenes adszorpció (GAC): A szennyezők granulált aktív szén felületén kötődnek meg. Fontos, hogy az adszorber nagy fajlagos felülettel rendelkezzen (6001500 m2/g). Általában a nagy molekulasúlyú ill. az apoláris vegyületek könnyebben eltávolíthatóak így, mint a kis molekulasúllyal rendelkezők és a polárisok. A granulált aktív szenes oszlop méretét a kontakt idő és a vízminőségi cél határozza meg egy adott minőségű víz tisztítása esetén. Ez a kezelési mód relatíve drága. (AWWA 1990) •

a keletkezett THM vegyületek eltávolítása:

- levegőzetés, sztrippelés: deszorpció útján a többé-kevésbé illékony gázokat folyadékfázisból gázfázisba viszik át. (L. még AWWA 1990, Degrémont 1989) -

fordított ozmózis: (ld. fent)

-

membránszűrés: (ld. fent)

-

elektrodialízis: (ld. fent)

-

kémiai oxidáció, fertőtlenítés: (ld. fent)

-

granulált aktív szenes adszorpció: (ld. fent)

37


2.10. VAS

2000. 10. 27.

Fe

2.10.1. Megnevezés: francia: fer

angol: iron

német: Eisen

2.10.2.1. Kémiai adatok: A vas közepesen reakcióképes fém, vegyületeiben többnyire két vagy három, ritkán hat vegyértékű. Száraz levegőn állandó, nedves levegőn Fe2O3⋅nH2O összetételű rozsdának nevezett laza oxidréteg vonja be. A víztartalmú vas(II)-vegyületek zöldek, a vas(III)-vegyületek sárga színűek. A vas-oxidok vízben nem oldódnak (FeO, Fe2O3, Fe3O4), de a vas(II)-szulfát, (fakonzerválásra használják: FeSO4⋅7H2O), a vas(III)-szulfát (Fe2(SO4)3, amit a textiliparban használnak) valamint festékiparban használt vas(III)-klorid (FeCl3⋅6H2O) igen. A vas fontosabb ércei: magnetit (Fe3O4), hematit (Fe2O3), limonit (Fe2O3⋅H2O), sziderit (FeCO3), pirit (FeS2). Ha a kőzet mintegy 20 vagy nagyobb %-ban tartalmaz vasat, azt vasércnek nevezzük. A nyersvas (vas-szén ötvözet) gyártása vaskohóban történik vasércekből koksz, mészkő és levegő segítségével. Lényege a vas-oxid szénnel és szén-monoxiddal történő redukciója. Az acélgyártás mellett orvosságok, vaskészítmények előállításához valamint kémiai reagensként, ill. festékanyag előállításához használnak még vasat. (RÖMPP Vegyészeti Lexikon 1981, AWWA 1990) 2.10.2.2. Fizikai adatok: Kékesfehér, fényes, aránylag lágy, jól nyújtható nehézfém. Szilárdsága és egyéb tulajdonságai más elemekkel (pl.: C, Si, Mn, S, P) ötvözve jelentősen változnak. Olvadáspontja: 1528 C, forráspontja: 3250 C. Jól nyújható, izzó állapotban kovácsolható és hegeszthető. A tiszta vas átmenetileg mágnesezhető (a mágnesesség a mágnesező hatás megszűnéséig tart), a széntartalmú vas (acél) tartósan mágnesezhető. Jó hő- és elektromosságvezető. Előfordulása: elemi állapotban csak egyes meteoritokban található, vegyületei, mint kísérő és szennyező anyagok sok kőzetben megtalálhatóak (a külső 16 km-es földkéreg 5 %-a vasból áll). A természetes vizekben 0,5 és 50 mg/l-es koncentrációtartományban fordul elő. Az ivóvizekben a nyersvíz miatt, ill. vastartalmú koagulánsok nem megfelelő használatának köszönhetően és esetleg az acél és öntöttvas elosztóhálózat korróziója miatt (amennyiben a halózatba vezetett víz agresszív) jelenhet meg. Az anaerob mélységi vizek gyakran tartalmaznak Fe(II)-vegyületeket. Néhány mg/l-es koncentrációig a vastartalom nem okoz elszíneződést, vagy zavarosságot, de aerob körülmények között a vas(II)-vegyületek (ferro-) vas(III)-vegyületekké (ferri-) oxidálódnak. Ezek pedig már észrevehetően vörösesbarnás színt kölcsönöznek a víznek. 0,3 mg/l-es koncentráció felett a vas foltot hagy a ruhán és elszíneződést okoz a csővezetékeken. Ezen érték alatt is okozhat már zavarosságot és elszíneződést, bár ekkora koncentrációban a víz ízét még nem módosítja észrevehetően. A vas fontos nyomelem az élő szervezetek számára. A vas a vörösvértestek vérfestéke és a légzési fermentumok1 fontos alkotórésze. Egy 70 kg-os felnőttben pl. 4,2 g vas van kémiai vegyületek formájában. Becslések szerint a napi minimális vasszükséglet a kor, nem, fiziológiai 1

fermentum: enzim, biokatalizátor, különféle biokémiai folyamatokat gyorsító, bonyolult összetételű, erjesztő hatású fehérje.

38


2000. 10. 27.

állapot és a vas felhasználhatóságától függően 10 és 50 mg/nap között változik. A növények számára is fontos a vas, befolyásolja a fotoszintézist, a klorofill és a szénhidrátok képződését. A vas szervezetben történő túlzott felhalmozódását elkerülendő 1983-ban a JECFA (Joint FAO/WHO Expert Comitee on Food Additives) az ideiglenesen tolerálható maximális napi bevitelt (PMTDI = provisional maximum tolerable daily intake) 0,8 mg/testúly kg-ban határozta meg. Ez a teljes bevitt mennyiségre vonatkozik, kivéve a színezőként használt vas-oxidokat és a terhesség ill. szoptatás alatti (vagy más okok miatti) vaspótlást. Feltételezve, hogy ennek a mennyiségnek 10 %-a származik az ivóvízból, ez az érték kb. 2 mg/l-es, a szervezetre még nem káros konentrációt jelent. Azonban a víz színére, kinézetére a vastartalom már ennél alacsonyabb koncenráció esetén is hatással van: !" Esztétikai problémák ( a víz színeződése, a kimosott fehérneműk, vízvezetékek, fürdőkádak foltosodása, megnövekedett zavarosság) !" A bakteriológiai szaporodás felgyorsul a vízelosztó rendszerben, a vezetékek eltömödhetnek, íz-, szag-, és színproblémák jelentkeznek. !" Az oldott vas vízbeli jelenléte a vasbaktériumok elszaporodását segíti. Az elszaporodó baktériumok a csővezetékeken, a vízelosztó rendszer tározóinak belső felületén vastag rozsdaszínű hártyát alkotnak. Az időnként leváló hártya miatt a víz szennyeződik, ami lakossági panaszokat eredményez. A baktériumok szaporodása klórozással korlátozható, ám ekkor a keletező vas-oxid vékony bevonatot képez a cső felületén, mely időszakonként leválva az áramló vízbe jut. (RÖMPP Vegyészeti Lexikon 1981, WHO 1993, Öllős 1998) 2.10.3. A határértékek: A szabályzat megnevezése MSZ

EU WHO

"EU"-1999 450/1-1989 450/1-1978 98/83/EC 80/778/EEC 1993 1984

Határérték megfelelő tűrhető 0,2 (3) (4)

0,2 0,2

0,3 (4) 0,3 0,2 (3)

0,05

(1)

0,2 (2) 0,3 0,3

mért. egys. mg/l mg/l mg/l

Megjegyzés

Fe + Mn együtt max. 0,3 mg/l lehet. (5)

mg/l mg/l mg/l mg/l

(1)

IÉ: Irányadó érték EMK: Elfogadható maximális koncentráció (3) Az EU vízminőségi besorolása: indikátor paraméter. (4) Egyedi kutas vízellátás esetén a vas határértéke 1 mg/l, valamint a vas és mangán együttes határértéke is 1,0 mg/l. (5) A vas és mangán együttes mennyisége legfeljebb 0,3 mg/l lehet, 500 m3/nap-nál kisebb teljesítményű vízműveknél 0,5 mg/l. (2)

2.10.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása: Mint látható a jelenleg érvényben lévő magyar szabvány megfelelő határértéke megegyezik az Europai Unió határértékével, azonban a tűrhető érték ennél másfélszer magasabb (ld. táblázat). Nálunk létezik egy a vas- és mangántartalom összegére vonatkozó határérték is, amely abban az esetben fontos, amikor vas mennyisége relatíve sok. (A mangánra vonatkozó 1989-es MSZ határérték (mind a ‘megfelelő’, mind a ‘tűrhető’): 0,1 mg/l.) Azonban az európai

39


2000. 10. 27.

szabályozás külön kezeli ezt a két anyagot, ami gyakorlati szempontból kedvezőbb. A magyar szabvány szabályozásával az a probléma, hogy hiába van előírva egy szigorúbb, megfelelő érték is, ha nincs kényszerítő erő a betartására. Vélhetően a vízművek többsége ezért csak a tűrhető értékekre építette ki a technológiát és jelen pillanatban csak ezeket tartja be. (Hacsak más okokból nem szükséges a tűrhető értéknél alacsonyabb koncentrációt tartaniuk a kimenő vízben.) Ennek megfelelően az EU-s szabvány bevezetése valószínűleg problémát fog okozni a jövőben, ami a mélységi vízbázisokra épülő vízműveket érinti majd. (L. A mangánnál, 2.5.4) 2.10.5. Kezelési lehetőségek: •

A vaseltávolítás technológiája az oxidáció, kémiai kicsapatás, szilárd-folyadék fázisszétválasztás lépéseiként rakható össze. • Oxidáció: Ezzel a lépéssel a vízben oldott vas(II)-t vas(III)-má alakítjuk. Reduktív közegben a vízben jól oldódó Fe(II) jelenléte jellemző, melyet vízben rosszul oldódó Fe(III)vegyületekké alakítunk át. Ehhez több oxidálószer közül választhatunk. Vas esetében leginkább ózonnal, klór-dioxiddal, kálium-permanganáttal, hipoklórossavval és klórral tudunk megfelelő hatásfokot elérni. Az oxigénnel történő oxidáció a komplexet nem alkotó, tehát szabad vasvegyületek eltávolítására alkalmas, de az oxidáció lassú. Az ózon (O3) rendkívül erős oxidálószer, de viszonylag drága. A magas költséget ellensúlyozhatja, hogy ózon használatával nemcsak a vas- és mangán kicsapatás történik meg, hanem a víz ízét és szagát is javítja és a víz elszíneződésének csökkentését valamint a flokkulánsok hatékonyságát is segíti. És mindemellett nincsenek olyan melléktermékek, mint a klór használata esetén. A vízben oldott vas oxidációja gyors, azonban szerves anyagok jelenlétében a folyamat nagyon lelassulhat, akár le is állhat. Tehát az ózon Fe(II) eltávolító hatására csak a kis oldott szerves szén (DOC) tartalmú felszíni vizek tisztításakor lehet számítani. A klór-dioxid (ClO2) savas közegben erőteljes oxidálószer (7-es pH alatt). Képes a vas és mangán oxidációjára, a kellemetlen szín, szag és íz csökkentésére és a fertőtlenítésre is. A Fe(II) oxidációja klór-dioxiddal nagyon gyors, de jelentősebb mennyiségű szerves anyag jelenléte esetén a folyamat nem játszódik le. ClO2 használata során a vízben nemkívánatos melléktermékek keletkeznek: a klorit-ion, ClO2- és a klorát-ion, ClO3-. A nagyon erősen toxikus kloritra a WHO 1993-as ajánlása 200 µg/l-es maximális értéket ad meg. Ez pedig 0,5-2,0 mg/l-es maximálisan adagolható ClO2 koncetrációt jelent. Ez egy igen alacsony koncentráció, tehát a melléktermékek jelentősen korlátozzák a klór-dioxid alkalmazását. Kálium-permanganátot sokfelé használják a vas ill. a mangán oxidációjára. Használható a kívánt szín, szag, íz elérésére is, azonban ebben az esetben relatíve magas dózis alkalmazása lehet szükséges. Az oxidáció oldott szerves szén hiányában gyors, egyébként sebessége a vízben jelenlévő szerves anyagok koncetrációjától függ (fordított arányosság). A hipoklórossav (HOCl) is képes a vas oxidálására. A folyamat pH≥5,0 tartományban gyors, ezért a kis oldott szerves szén tartalmú vizek Fe(II) tartalmának oxidációja hipoklórossavval hatékonyan eltávolítható. A vas klórral történő oxidációja nem komplexálódott vas esetén hatékony. A reakció gyors még a pH<5 tartományban is. A vízhőmérséklet csökkenése a Fe(II) eltávolítás sebességét, és mértékét csökkenti. Amennyiben a Fe humin és fulvin savakkal komplexeket alkot, akkor a klór nem képes oxidálni azt. Klórt csak akkor alkalmaznak, ha THM képződés valószínűsége kicsi. A vegyszeres oxidáció hatékonyságát a pH, a hőmérséklet, az adagolt oxidálószer mennyisége, a reakció idő és egyéb anyagok jelenléte - amik módosítják a kívánt reakciót befolyásolják.

40


2000. 10. 27.

• Kémiai kicsapatás: A vízben oldott vas(II) vízben rosszul oldódó vas(III)-má alakításával a vas a vízből kicsapódik. • Fázisszétválasztás: Ülepítéssel vagy egy- vagy többrétegű szűrővel történhet. Az ülepítés során a vízben lévő szilárd részecskéket összegyűjtik a vízoszlop alján.A flokkuláció pelyheinek eltávolítására és a szűrés hatékonyságának növelésésre is alkalmazható ez az eljárás. Az ülepítés ülepítő medencében történik. A sűrűségbeli különbségek, szél és buborékok jelenléte, a turbulens áramlás csökkenti az ülepítés hatékonyságát. A szűrés vízben lévő lebegő szemcsés anyagok eltávolítására szolgál. Általában agyagot, iszapot, kolloidokat, kicsapatott szerves anyagokat, a koaguláció és a mészlágyítás csapadékait, vasat és mangánt tartalmazó csapadékokat valamint mikroorganizmusokat távolítanak el ezzel a módszerrel. Szemcsés anyagú szűrőket alkalmaznak a leggyakrabban az ivóvízkezelésben. A szűrő anyaga legtöbbször homok, zúzott antracit, ilmenit illetve aktív szén (GAC, Granulated Activated Carbon). A szűrt víz minőségének fenntartására és a szűrőágy fokozatos elhasználódásának megelőzésére a szűrőt rendszeresen öblíteni kell. Az öblítés általában víz és levegő (vagy csak víz) lentről felfelé történő áramoltatásával történik. A szűrő anyagának típusa, mérete, granuláltsága, a pórusok mennyisége és minősége befolyásolja a szűrés minőségét, az öblítés gyakoriságát és a szilárd anyag visszatartást. • Meszes lágyítás: kalcium-hidroxidot (Ca(OH)2) adagolunk a vízhez. Ez disszociál, majd a víz hidrogénkarbonát-ionjával (HCO3-) reakcióba lép. A keletkező karbonát-ion (CO32-) a víz kalcium-ion tartalmával CaCO3 formájában kicsapódik. Ha azonban a disszociáló kalciumhidroxid hidroxid-ionja a vassal lép reakcióba akkor a vízben elég rosszul oldódó Fe(OH)2 keletkezik, amely ezek után már egyszerűen eltávolítható. A vas ill. mangán eltávolítása szempontjából is hatékony ez az eljárás, de csak akkor gazdaságos ezt a megoldást választani, amennyiben a víz lágyítása is szükséges. •

Ioncsere: csak alacsony vas- és mangántartalom esetén hatékony.

• Koaguláció, ülepítés, szűrés: A koaguláció során valamilyen úton a vízben lévő kis részecskéket nagyobb aggregátumokká, egységekké alakítjuk át, ezáltal azokat a tisztítandó vízből el tudjuk távolítani. A vízben lévő szemcsék patogén mikroorganizmusokat, nehézfémeket, humin anyagokat is tartalmazhatnak (THM-ok prekurzorai) valamint vasat, mangánt, és szintetikus szerves anyagokat. Ez utóbbiak gyakran adszorbeálódnak a lebegőanyagokhoz, ill.szerves szuszpenziókhoz, így lehetővé téve koaguláció útján történő eltávolításukat. A koaguláció tehát az aggregálás összes reakcióját, folyamatát és eredményét jelenti, amelyek magukban foglalják a pehelyképződést, a kémiai úton történő részecskedestabilizálást és a részecskék közti fizikai kontaktus kialakítását is. Ezt koaguláló szerekkel érjük el, melyek a lebegőanyagok felületének negatív töltését semlegesítve az összekapcsolódást lehetővé teszik. Általában erre a célra három vegyértékű fémeknek, az alumíniumnak és a vasnak a sóit használják. A felszíni víz alumíniumszulfátos koagulációja a komplexálódott vasat hatékonyan képes eltávolítani. A vizeket olyan pH mellett koaguláltatva, amelyek az oldott szerves szén (DOC) vegyületeket optimálisan eltávolítják, a vaseltávolítás is optimális. Ha a vas nagy molekulatömegű szerves vegyülettel lép kötésbe, akkor a koaguláció hatékonyabb, mint a KMnO4, ClO2, O3 oxidálószerek alkalmazása. Ha a Fe kis molekulatömegű szerves vegyületekkel alkot (gyengébb) kötést, akkor az oxidálószerek a koagulációval való vaseltávolítás hatékonyságát növelik. Az ülepítés során a vízben lévő szilárd részecskéket összegyűjtik a vízoszlop alján. Az ülepítés ülepítő medencében történik. A szűrés vízben lévő lebegő szemcsés anyagok eltávolítására szolgál. Szemcsés anyagú szűrőket alkalmaznak a leggyakrabban az ivóvízkezelésben. A szűrt víz minőségének 41


2000. 10. 27.

fenntartására és a szűrőágy fokozatos elhasználódásának megelőzésére a szűrőt rendszeresen öblíteni kell. Az öblítés általában víz és levegő (vagy csak víz) lentről felfelé történő áramoltatásával történik. •

Fordított ozmózis (mint elvi kezelési lehetőség)

•

Ultraszűrés: költséges megoldás,a gyakorlatban nem nagyon alkalmazzák.

•

Elektrodialízis (mint elvi kezelési lehetőség)

• Biológiai vaseltávolítás: Egyes baktériumok a vas vagy mangán különböző környezeti tényezők közötti oxidálására képesek. A biológiai vastalanítás baktériumai adott pH és redoxpotenciál állapotot igényelnek. Valószínűleg a jövőben ez a módszer számos esetben a hagyományos rendszerek alternatívája lesz (előnyei: nagy szűrési sebesség, durvább szemcséjű szűrőanyag, nagy visszatartási kapacitás, vegyszeradagolás nem szükséges, rugalmas üzemeltetés). (AWWA 1990, Öllős 1998)

3. Konklúzió A közeljövőben Magyarország az Európai Unió tagja lesz. Ez együtt jár az uniós szabványok átvételével. Az európai szabályozás bevezetése nemcsak a határértékek, de a szabvány szerkezetének módosulását is magával hozza majd. A szabvány felépítésének változása a következőt jelenti: a Magyar Szabvány két határértéket ad meg minden komponens esetén: egy ‘megfelelő’ és egy ‘tűrhető’ értéket. Ez alól csak a mérgező anyagok határértékei jelentenek kivételt, melyekre csak egy érték vonatkozik megengedhető koncentráció megnevezéssel. Ezen kívül vannak olyan paraméterek pl. KOI, ahol az egyedi kutas vízellátásra egy újabb (általában enyhébb) határértéket tartalmaz a hazai szabvány (KOI-ra még ennél is több értéket találhatunk a magyar szabványban a nyers víz KOI értékétől föggően). Terület szerint az MSZ három kategóriát különböztet meg a víznyerőhely jellegétől függően. Ezzel szemben az Európai Unió szabványa alapvetően két területi kategóriát különít el. Tehát legfeljebb két határértéket ad meg minden paraméterre (egy általános érvényű értéket és egyet a sérülékeny vízbázisokra). Tehát átvéve az európai szabályozást az MSZ rugalmasságát elveszítjük, azonban maga a rendszer áttekinthetőbb, egyszerűbb lesz, és nem lesznek benne felesleges, szükségtelen bonyolítások. A határértékek bizonyos komponensekre (pl. arzén, mangán, vas, ammónium stb.) a jelenleg érvényesnél szigorúbbak lesznek, ami a vízművek nagy részében jelentős mértékű beavatkozást, átépítést, technológia módosítást tesz szükségessé. Több becslés is készült arra, hogy a vízggazdálkodás területén a csatlakozás mekkora költséggel jár majd az ország számára. Az összeget 100 és 170 milliárd közöttire becsülik (Somlyódy és mtsai 2000). A költségként megjelenő beruházások egy részére mindenképpen szükség van, azonban ennek a hatalmas összegnek egy jelentős részét (kb. felét) az arzén eltávolítás (ami egyben vas és mangán eltávolítást is fog eredményezni) költségei teszik ki, ahol az alacsonyabb határérték bevezetése nálunk egészségügyileg indokolatlannak tűnik. A víztisztítás terén ez az ára a csatlakozásnak. Ki-ki magának eldöntheti, hogy megéri-e.

42


2000. 10. 27.

4. Összefoglalás Tudományos Diákköri dolgozatomban az ivóvízszabványok tíz komponensével foglalkoztam. Ezek a következők: ammónium, arzén, bór, lebegőanyag-tartalom, mangán, nitrát, nitrit, szerves anyag, trihalometánok és vas. A vizsgálatot minden esetben a paraméter általános leírásával kezdtem. Ez az esetek többségében a kémiai és fizikai adatokat jelenti, de a lebegőanyag- ill. szerves anyag tartalom esetén egy kicsit módosítottam a szerkezeten. Az utóbbi két esetben a mérést (és a szabályozást) lehetővé tevő fogalmak meghatározásával, majd a mérés ismertetésével kezdtem a vizsgálatot. Ebben a pontban tüntettem fel a szóbanforgó anyag szervezetre gyakorolt hatását, ill. a határérték megállapításának okát is. A következő, hármas pont a szabványok határértékeinek táblázatban történő összefogalalása. A WHO 1993-as és 1984-es ajánlását, a 98/83/EC és a 80/778/EEC Európai Uniós szabványokat, valamint legújabb MSZ tervezetet és az MSZ 450-1/1989 ill. a 450-1/1978 határértékeit tüntettem fel. Ha szükséges volt, lábjegyzettel egészítettem ki a táblázat adott rublikáját. A negyedik, következő pontban összehasonlítottam a szabványok értékeit. Ahol lehetséges volt, ott egy-egy érték megállapításának módjára is kitértem. Az utolsó, ötödik pontban az adott komponens eltávolítását ill. az általa okozott probléma megoldását célzó ill. eredményező módszereket soroltam fel rövid leírással. Az általam vizsgált tíz paraméter (ammónium, arzén, bór, lebegőanyag, mangán, nitrát, nitrit, szerves anyag, trihalometánok, vas) többségére igaz az, hogy az Európai Uniós, tehát a mi jövőbeli határértékünk alacsonyabb, szigorúbb, mint a jelenleg érvényben lévő Magyar Szabvány. A fő problémát a csatlakozás után az ammónium-ion, az arzén, a vas és a mangán, szerves anyag tartalom fogja jelenteni. Az Uniós határértéknél magasabb ammónium-ion koncentráció hazánkban 2,5 millió embert érint. Magyarország lakosságának kb. 13 %-a él olyan helyen, ahol a szolgáltatott víz arzénkoncentrációja meghaladja az uniós határértéket. A 98/83/EC bevezetésével a jelenlegi 500 helyett 700 vízmű fog határérték feletti vas-és mangánkoncentrációjú vizet a hálózatba bocsátani, ha a jelenlegi állapot nem változik. A szerves anyag tartalom már jelenleg is sok helyen problémát jelent (100 vízmű) és ez a szám a jövőben várhatóan növekedni fog. (A bórvegyületek jelenléte kevesebb vízműre jellemző, de ahol előfordul bór a vízben, ott gondot okoz, mert jelenleg a bórra nem ismerünk műszakilag és gazdaságilag megfelelő kezelési módot.) A sornak még nincs vége, de ezek az anyagok jelentik a fő problémát. Több becslés is készült arra, hogy a vízggazdálkodás szempontjából ez Európai Uniós csatlakozás mekkora költséggel jár majd az országnak. Az összeget 100 és 170 milliárd közöttire becsülik. A beruházások egy részére mindenképpen szükség van, azonban az összeg egy jelentős részét az arzén eltávolítás költségei teszik ki, ahol az alacsonyabb határérték bevezetése a szakemberek szerint nálunk egészségügyileg indokolatlan. Mivel a csatlakozás már nem kérdéses, ezért ezt el kell fogadnunk.

43


2000. 10. 27.

5. Bibliográfia: 1. American Water Works Association: Water Quality and Treatment, A Handbook of Community of Water Supplies, 1990 2. Dr. Benedek Pál - Valló Sándor: Víztisztítás-szennyvíztisztítás zsebkönyv, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1982 3. Degrémont: Memento Technique de l’eau, Edition du Cinquantenaire, Paris, 1989 4. Dr. Otto – Albrecht Neumüller: RÖMPP Vegyészeti Lexikon, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1981 5. Öllős Géza: Víztisztítás-Üzemeltetés, Egri nyomda Kft., Eger, 1998 6. Somlyódy László (szerk.): A Hazai Vízgazdálkodás stratégiai kérdései, A Magyar Tudományos Akadémia Vízgazdálkodási Kutatócsoportja, Budapest, 2000 7. WHO: Guidelines for drinking-water quality, Volume 1, Recommendations, WHO, Geneva, 1993 8. MI-10-262-9 Ivóvízkezelés egységesítése, Szerves anyagok eltávolítása 9. MSZ 450/1-1978 IVÓVÍZ Minősítés fizikai és kémiai vizsgálat alapján 10. MSZ 450/1-1989 IVÓVÍZ Minősítés fizikai és kémiai vizsgálat alapján 11. 98/83/EC (1998. november 3.) TANÁCSI IRÁNYELV az emberi fogyasztásra szolgáló víz minőségéről 12. 80/778/EEC A TANÁCS 1980 JÚLIUSI IRÁNYELVE az emberi fogyasztásra kerülő víz minőségéről

44


2000. 10. 27.

Tartalomjegyzék 1. Bevezetés 2. A kiválasztott anyagok vizsgálata 2.1. Ammónium-ion 2.1.1. Megnevezés 2.1.2.1. Kémiai adatok 2.1.2.2. Fizikai adatok 2.1.3. A határértékek 2.1.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása 2.2.5. Kezelési lehetőségek 2.2. Arzén 2.2.1. Megnevezés 2.2.2.1. Kémiai adatok 2.2.2.2. Fizikai adatok 2.2.3. A határértékek 2.2.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása 2.2.5. Kezelési lehetőségek 2.3. Bór 2.3.1. Megnevezés 2.3.2.1. Kémiai adatok 2.3.2.2. Fizikai adatok 2.3.3. A határértékek 2.3.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása 2.3.5. Kezelési lehetőségek 2.4. Lebegőanyag-tartalom (Zavarosság) 2.4.1. Megnevezés 2.4.2. Általános leírás 2.4.3. A határértékek 2.4.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása 2.4.5. Kezelési lehetőségek 2.5. Mangán 2.5.1. Megnevezés 2.5.2.1. Kémiai adatok 2.5.2.2. Fizikai adatok 2.5.3. A határértékek 2.5.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása 2.5.5. Kezelési lehetőségek 2.6. Nitrát-ion 2.6.1. Megnevezés 2.6.2.1. Kémiai adatok 2.6.2.2. Fizikai adatok 2.6.3. A határértékek 2.6.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása 2.6.5. Kezelési lehetőségek 2.7. Nitrit-ion 2.7.1. Megnevezés 2.7.2. Kémiai adatok 2.7.3. A határértékek 45

1 2 2 2 2 3 3 4 4 6 6 6 6 7 7 8 10 10 10 11 11 12 12 13 13 13 14 14 15 16 16 16 16 18 18 18 21 21 21 21 22 22 23 24 24 24 25


2000. 10. 27.

2.7.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása 2.7.5. Kezelési lehetőségek 2.8. Szerves anyag tartalom (Kémiai oxigénigény) 2.8.1. Megnevezés 2.8.2. Általános leírás 2.8.3. A határértékek 2.8.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása 2.8.5. Kezelési lehetőségek 2.9. Trihalometánok 2.9.1. Megnevezés 2.9.2. Kémiai adatok 2.9.3. A határértékek 2.9.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása 2.9.5. Lehetőségek a THM mennyiségének csökkentésére 2.10. Vas 2.10.1. Megnevezés 2.10.2.1. Kémiai adatok 2.10.2.2. Fizikai adatok 2.10.3. A határértékek 2.10.4. A szabványok határértékeinek összehasonlítása 2.10.5. Kezelési lehetőségek 3. Konklúzió 4. Összefoglalás 5. Bibliográfia

46

26 26 27 27 27 29 30 30 33 33 33 34 34 35 38 38 38 38 39 39 40 42 43 44

Ivóvízszabványok összehasonlítása néhány vízkémiai paraméter tekintetében Tudományos Diákköri Dolgozat Hartwig Ágnes Konzulens: Dr

Recommend Documents