VÍZGAZDÁLKODÁS ÉS SZENNYVIZEK
3.5
Kombinált mosodai szennyvízkezelés Tárgyszavak: mosóberendezés; mosás; szennyvízkezelés.
A mosodai szennyvízkezelésre Németországban az 1999.február 5én elfogadott szennyvízrendelet vonatkozik. A rendelet 55. függelékében tüntették fel a tisztított szennyvíz határértékeit. A mosodai szennyvízkezelésben a hagyományos kicsapást/flokkulációt biológiai kezeléssel és membránszűréssel kombinálják. Az asztalneműt és ágyneműt fogadó mosodák szennyvíz-összetételétől jelentősen különböznek az iparból származó erősen szennyezett ún. fekete ruhák mosásával foglalkozó üzemek szennyvizei. Az Észak-Rajna–Vesztfália tartomány Környezetés Természetvédelmi, Mezőgazdasági és Fogyasztóvédelmi Minisztériuma (Ministerium für Umwelt und Naturschutz des Landes NordrheinWestfalen – MUNLV) támogatásával futó program célja a nagy mennyiségű fekete ruha mosással foglalkozó mosodák szennyvizének kezelése úgy, hogy a szennyvíz összetétele ne haladja meg a rendeletben megadott határértékeket (1. táblázat) és a vízkört minél szorosabbra zárják. 1. táblázat Mosodai szennyvíz határértékei fekete ruha mosáskor Paraméter AOX1) Arzén Ólom Kadmium Króm (összes) 1)
Határérték mg/l 2 0,1 0,5 0,1 0,5
AOX – szerves halogénvegyületek
Paraméter Szénhidrogén Réz Nikkel Higany Cink
Határérték mg/l 20 0,5 0,5 0,05 2
A modellüzem 360 kg ruhakapacitású (naponta?!) mosoda volt, ahol egy 180 kg, és két 90 kg teljesítményű szakaszos üzemű mosógép dolgozott. A három gép egy műszakban hetente 5-6 napon át dolgozott. A beérkező szennyes kb. kétharmada fehér ruha (asztalnemű, ágynemű, törülköző), egyharmada fémmegmunkáló, -feldolgozó és üvegiparból származó fekete ruha (munkaruha, lábtörlő, géprongy) volt. A technológia kidolgozásakor felhasználták egy 1997/98-ban végzett kísérlet eredményeit, amelyeket a saját tapasztalatok és a szűrés területén időközben bekövetkezett változások figyelembevételével a fehér ruha/fekete ruha aránynak megfelelően módosítottak. A technológia a következő lépésekből állt. Az ágy- és asztalnemű mosóvizét az első öblítővízzel együtt tárolótartályban gyűjtötték össze, és ezt használták fel a fekete ruha mosásánál. A fehér ruha első és második öblítővizét rendszerint gépen belül forgatták vissza, de a tárolótartályba is továbbítható. A fekete ruha mosáskor csak a harmadik öblítéshez használtak friss vezetékes vizet, egyébként a mosáshoz kizárólag a tárolótartályból vettek vizet. A fekete ruha mosóvizét először kis lyukbőségű, tisztítható rázószitán szálmentesítették, illetve eltávolították az ásványi és fémszennyeződéseket, a szuszpendált és emulgeált olajat a szitához csatlakozó olajfogón gyűjtötték össze (1. ábra). Az előkezelt szennyvizet ezután levegőztető tartályba vezették, ahol megkezdődött a szerves anyagok biológiai lebomlása. A biológiai kezelést a Biomembrat® elven működő bioreaktorban végezték. A levegőztetés beállításával 97%-os KOI-érték csökkenést értek el. A biológiai lebontás után a biomasszát és a 0,05 µm-nél kisebb szemcseméretű részecskéket ultraszűrőn választották le a mosóvízből, amit a reaktorba vezettek vissza. A Biomembrat® technológia lényege előzetesen adaptált nagy eleveniszap-koncentráció biztosítása a bioreaktorban. A nehézfémeket rendszerint az eleveniszap adszorbeálja, így a nehézfémártalmatlanítás és az eleveniszap-kezelés összeköthető. Az ultraszűréskor kapott szűrlet pH-ját 6-ra állították be, és ezt a fordított ozmózis elven működő szűrőre és nanoszűrőre továbbították. A nanoszűrés után visszamaradó koncentrátumot közvetlenül a csatornába engedték, a szűrletet UI-besugárzással és hidrogén-peroxid adagolással csíramentesítették. Csíramentesítés után tárolótartályba gyűjtötték össze a megtisztított technológiai vizet, amit ismételten fel lehetett használni a mosáshoz. Az újrahasznosított vízmennyiség és az ehhez szükséges áramlási sebesség növelésekor a rendszert ioncserélővel kell kiegészíteni ahhoz, hogy a nehézfémek koncentrációja ne lépje túl a megadott határértékeket.
kb. 80%-os vízvisszaforgatás tisztított technológiai víz gyűjtőtartálya
fehérneműmosó gép I (180 kg)
UI besugárzás + hidrogénperoxid adagolása
mosóvíz gyűjtőtartálya
fehérneműmosó gép II (90 kg)
ioncserélő szennyezett víz elvezetése
fordított ozmózis/ nanoszűrő
pH-beállítás ultraszűrő
fehérneműmosó gép III (90 kg)
szálmentesítés és olajeltávolítás
szennyezett mosóvíz tárolótartálya
esővíz-, esetleg ivóvízbetáplálás
bioreaktor
eleveniszap
1. ábra A mosodai szennyvízkezelés folyamatábrája 80%-os vízvisszaforgatással A csatornahálózatra indirekt csatlakozó mosodai szennyvíz a rendelet szerint nem tartalmazhat szerves komplexképző vegyületet, szűrő- és szitamaradékot, biocidet, szerves halogénvegyületeket, szerves klór, illetve klórbontó vegyületeket. A fekete ruhák mosásával foglalkozó mosodák szennyvizének minősítésekor még a helyi szennyvíztisztító előírásait is figyelembe kell venni. A berendezések hatékonyságát mintavétellel ellenőrizték. A mintavételi helyek a következők voltak: − a gyűjtőtartály beömlőnyílása, − ultraszűrő szűrlete, − a fordított ozmózis /nanoszűrő szűrlete és koncentrátuma,
− ioncsere után, − a bioreaktorból kilépő szennyvíz, illetve eleveniszap. Rendszeresen ellenőrizték az eleveniszap szárazanyag-tartalmát és alkalmanként a biomassza nehézfémtartalmát. Mivel az üzem beindulását követő első öt hét alatt sem a gyűjtőtartályba belépő szennyvízben, sem a többi mintavételi helyen nem találtak arzént, kalciumot és higanyt, a vízügyi hatóság beleegyezésével a továbbiakban eltekintettek ezeknek a nehézfémeknek a meghatározásától. A mérési eredményeket a 2. táblázatban foglalták össze a rendeletben szereplő határértékekkel együtt. 2. táblázat Mérési eredmények kezelés előtt és után Paraméter
I
Beömlő szennyvíz (mg/l)
II
átlag
Szénhidrogén
27
AOX
43
Réz
54
Króm Nikkel Ólom Cink KOI
53 54 40 53 54
2217 2,05 20,3 2,7 16,5 1,9 12,3 13 780
Kifolyó szennyvíz (mg/l) minimum maximum
Rendeleti határérték átlag
9
<0,2
12,6
2,4
20
24
0,1
2,5
0,6
2
541)
0,09
2,73
0,52
0,5
122)
0,18
2,12
0,73)
531)
<0,03
1,23
0,34
132)
<0,03
1,58
0,543)
541)
<0,1
0,9
0,2
122)
<0,1
0,5
0,2
401)
<0,1
<0,1
<0,1
102)
<0,1
521)
<0,2
112)
<0,2
53
102
0,25 60 3,27 4442
I – a gyűjtőtartályba érkező szennyvízből vett minták száma II – kezelés után vett minták száma 1) A fordított ozmózis/nanoszűrő koncentrátumából vett minták száma 2) ioncsere utáni mintaszám 3) a nem megfelelő gyantával végzett ioncsere utáni mérési eredmények
0,5 0,5 0,5
0,1 2,2
2
0,6 851
–
A vizsgálatra 2002. június–2003. április között került sor. Ez idő alatt 43 AOX-vizsgálatot végeztek. A maximális terhelés 7,16 mg/l, a minimális terhelés 0,16 mg/l volt, átlagérték 2,05 mg/l. A fordított ozmózis/ nanoszűrés koncentrátumából 24 vizsgálatot végeztek, amelynek során a maximális terhelés 2,5 mg/l volt, a 0,6 mg/l-es átlag nem lépte túl a megengedett határértéket. Hasonló kedvező eredményt kaptak a szénhidrogénre is. A szerves anyag terhelést 99%-kal sikerült csökkenteni a kezelés során, a 2,4 mg/l átlagérték jóval alatta maradt a 20 mg/l határértéknek. A szennyvíz nehézfémmentesítésénél a fordított ozmózis/nanoszűrés és ioncsere kombinációját alkalmazták. A mérési eredmények azt mutatták, hogy a réz és összes króm koncentrációját döntően az ioncserélő gyanta minősége határozza meg. Jól megválasztott gyantával a réztartalom 0,18–0,3 mg/l között, az összes krómtartalom 0,19–0,24 mg/l között mozgott. Így sikerült mindkét fém koncentrációját a megadott határértékek alatt tartani. Ugyanakkor nikkel és ólom esetén a gyanta minősége nem befolyásolta a mérési eredményt. A KOI-értéknek vízügyi oldalról nem volt jelentősége, viszont a membrántechnológia alkalmazásának fontos előfeltétele a kis szerves anyag terhelés. A fordított ozmózis/nanoszűrés kb. 94%-os hatásfoka elegendőnek bizonyult. Az üzem indulásakor az eleveniszap szárazanyag-tartalma 6335 mg/l volt. A bioreaktor beindulása után fokozatosan emelkedett a szárazanyag-tartalom, amit heti mintavétellel ellenőriztek. A gyártó cég ajánlatában megadott 25 E mg/l értéket kb. 3 hónap alatt érték el. Ezután mintegy 10 m3 eleveniszapot távolítottak el a rendszerből, amit csapadékvízzel pótoltak. Az eleveniszap vizsgálatát a fizikai–kémiai úton kezelt víztartalmú folyékony hulladékokra vonatkozó előírás szerint végezték, a mérési eredményeket a 3. táblázat tartalmazza. A vízügyi előírások betartása mellett a vizsgálat másik célja a vízkör lehető legszorosabbra zárása volt. A berendezéseket gyártó cégekkel folytatott szakmai megbeszélések alapján reálisnak tűnt a használt (technológiai) víz 80%-os visszaforgatása. Az újrahasznosítható vízzel szembeni követelményeket az üzemi tapasztalatok és az ivóvízrendelet alapján a következőkben határozták meg: színtelen, átlátszó, szagtalan, kis sótartalmú, kis szerves anyag terhelés megengedhető. Csíraszám vonatkozásában az ivóvízrendelet határértékeit tekintették irányadónak. Eszerint a mikrobiológiai eredmények 20 °C és 36 °C-ra vonatkoznak, a sókoncentrációt vezetőképesség-méréssel ellenőrizték.
3. táblázat Az eleveniszap vizsgálati eredményei Paraméter
Mérési eredmények (mg/l)
Szárazanyag-tartalom (%) Ólom Kadmium Króm Réz Nikkel Higany Cink AOX
0,77 1,65 <0,05 0,147 5,46 0,138 0,0038 12,1 7,64
A szerves anyag terhelést a KOI-értékkel jellemezték, amit a fordított ozmózis/nanoszűréssel kapott szűrletből határoztak meg. A színt, átlátszóságot és a szagot érzékszervi úton ellenőrizték. A Biomembrat-elvet alkalmazó ultraszűrés szűrlete közvetlenül alkalmas az ivóvíz-előállításból ismert fordított ozmózis/nanoszűrésre. A kísérlet ideje alatt (2002. május–2003. április) a permeátum átlagos hőmérséklete 28–36 °C volt, amiből az következett, hogy a csíraszám tartósan meghaladta az előírt határértéket. A csíraszámot a gyűjtőtartály keringtető vezetékébe épített UI-lámpával csökkentették, illetve amenynyiben szükségesnek ítélték, hidrogén-peroxidot adagoltak a továbbiakban. A visszaforgatható víz analitikai eredményeit a 4. táblázatban foglalták össze. 4. táblázat A technológiai víz kezelés utáni eredményei Paraméter
Mérések száma
KOI (mg/l)
57
Elektromos vezetőképesség (mS/cm)
12
TKE/ml 20 °C 36 °C TKE – telepképző egység
6 6
Minimum <15
Maximum 260
Átlag 46
0,03
0,54
0,19
0 0
4 0
2 0
A visszaforgatott víz színtelen, szagtalan, átlátszó volt, KOI-értéke 46 mg/l. A csíraszámcsökkentés felülmúlta a szakemberek várakozását, mert nagyságrenddel alatta maradt az ivóvízrendelet határértékeinek. A rendeletben 20 °C és 36 °C-on 100 TKE/ml szerepel. A 80%-os visszaforgatást a fordított ozmózis berendezés membráncseréje mellett úgy érték el, hogy a szűrlet pH-ját folyamatosan 6,5 értéken tartották. Ezzel a módosítással megnövelték a nanoszűrő teljesítményét, ami 75–80%-os újrahasznosítást eredményezett. A legkorszerűbb eljárásokat alkalmazó technológia kidolgozását gazdaságossági számításokkal is alátámasztották. A számításnál az alábbi költségeket vették figyelembe: − vízdíj/csatornadíj, − vegyszerek és egyéb segédanyagok (szűrőbetétek, ioncserélő gyanta), − áramdíj, − szennyvíziszap kezelési költsége, − cserealkatrészek, kiegészítő berendezések (pl. UI-lámpa). Amortizáció nélkül az üzemeltetési költség 3185 euró/hónap volt. A (félüzemi méretű) szennyvízkezelő berendezések beruházási költsége kb. 200 E eurót tett ki. Tíz éves amortizációval számolva, a leírás 1667 euró/hónap. Napi 27 m3 vízmennyiséggel és havi 22 munkanappal számolva a havi vízfogyasztás 594 m3. Maga a szennyvízkezelés – tőkeköltség nélkül – 5,36 euró/m3, illetve 2,81 euró tőkeköltséggel együtt 8,17 euró/m3. A költségelemzés azt mutatta, hogy az üzemeltetési költség több mint felét az áramdíj adta. A legnagyobb áramfogyasztó a sűrítőberendezés volt, amelynek a fogyasztását sikerült 20%-kal csökkenteni. Azonos mennyiségű szennyvízkezelés mellett így 5,15 euró/m3 üzemeltetési költséget kaptak. Az üzemeltetési költség az amortizáció révén valószínűleg még tovább csökkenthető. Jelenleg a hasonló profilú mosodák fajlagos szennyvízkezelési költsége 4,5 euró/m3, tekintettel arra, hogy ezek nem rendelkeznek saját szennyvízkezelő kapacitással. Ebben az összehasonlításban a korszerű szennyvízkezelést üzemen belül alkalmazó eljárás 5,15 euró/m3 költsége reálisnak tekinthető. Végezetül megállapítható, hogy a szennyvízrendelet 55. függelékében szereplő határértékeket a szennyvízkezelésnél jelenleg alkalmazott technológiáknál jóval korszerűbb eljárások alapján határozták meg. Ugyanakkor már ma is számtalan mosoda alkalmaz ilyen módszereket. Így számukra megnyílik az a lehetőség, hogy az ipar fekete ruháinak
mosására is vállalkozzanak, és a szolgáltatás bővítésével növeljék versenyképességüket és hatékonyságukat. Összeállította: Haidekker Borbála Hillebrand, W.; Patalla, S.: Neue Verfahrenskombination zur Behandlung von Wäschereiabwasser. = KA – Abwasser Abfall, 51. k. 3. sz. 2004. p. 281–287. Ge, Jiantuan; Qu, J.; Lei, P. stb.: New biopolar electrocoagulation-electroflotation process for the treatment of laundry wastewater. = Separation and Purification Technology, 36. k. 1. sz. ápr. 2004. p. 33–39. Weizhen, L.; Leung, A.: A preliminary study on potencial of developing shower/laundry wastewater reclamation and reuse system. = Chemosphere, 52. k. 9. sz. 2003. szept. p. 1451–1459.
EGYÉB IRODALOM Szilágyi F.: A természetközeli szennyvíztisztítás: áldás. = Vízmű Panoráma, 12. k. 1. 2004. p. 9–14. Biró M.; Stier Gy.: Regionális szennyvízrendszer a Dráva mentén. = Somogyi Műszaki Szemle, 26. k. 2003. p. 6–11. Szlávik L.: A Balaton vízpótlásáról. = Mérnök Újság, 11. k. 2. sz. 2004. febr. p. 19– 21.
