SZENT LÁSZLÓ GIMNÁZIUM TERMÉSZETTUDOMÁNYOS ÖNKÉPZŐKÖR Budapest, 2013. április 15.
Modern szennyvíztisztítási technológiák
Jurecska Laura doktorandusz Eötvös Loránd Tudományegyetem Környezettudományi Doktori Iskola
A világ vízszükséglete A vízszükséglet a világon állandóan növekszik, amit alapvetően a következő tényezőkre lehet visszavezetni:
•
a Föld lakosságának gyarapodása,
•
az életszínvonal emelkedése,
•
a közületi és regionális vízművek számának növekedése,
• a mezőgazdaság hatékonyságának növelése (öntözés), •
a fokozódó iparosodás: vízfelhasználás gőz formájában, szállításra, mosásra, oldószerként, hűtőközegként, alap- és segédanyagként
Egy főre jutó vízfogyasztás
600
liter/fő/nap
500 400 300 200 100 0
Vízfogyasztás
A háztartások vízfelhasználása WC öblítés Ivóvíz, főzés, mosogatás 1% 1% 14% 18% 34%
Fürdés, mosdás 33%
Mosás Locsolás
Autómosás
%
A közműolló alakulása hazánkban 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
1945
1955
1965
1975
1985
év vízellátás
csatornázottság
1995
2005
Egyes termékek előállításának fajlagos vízigénye Termék minőség
Termék mennyiség
Cukor Papír Zöldség-konzerválás Gyapjúszövet Alumínium Villamos energia
1 tonna 1 tonna 1 tonna 1000 m 1 tonna 1 kWh
Az előállításhoz szükséges víz mennyisége (m3) 50 500 40 100 80 130
- 150 - 3000 - 60 - 150 - 120 - 250
Közvetlen és közvetett vízigény
Barkács, 2012
Szennyvíz definíciója Minden olyan víz, ami valamilyen módon felhasználásra került. A benne található komponenstől függően a szennyezés lehet: • oldott • külön fázist alkotó • szerves • szervetlen
A szennyvizek csoportosítása Eredet szerint: • kommunális vagy háztartási • ipari: iparáganként, üzemenként eltérő összetétel • mezőgazdasági
Vízszennyezők Fizikai • hőszennyezés • szuszpendált szennyezőanyagok Kémiai • színt és zavarosságot okozó, nehezen bonható anyagok • zsírok, olajok • oldott szerves szennyezők • oldott szervetlen szennyezők • mikroszennyezők Biológiai • patogén mikroorganizmusok
Hulladékok lebomlása vízben • Üvegpalack:1 millió év • Műanyag palack: 450 év • Konzervdoboz: 80-200 év • Gumi: 50-80 év • Bőr: 50 év • Műanyag tasak: 30-40 év • Cigaretta-szűrő :1-5 év • Almacsutka: 2 hónap
A kommunális szennyvíz átlagos összetétele KOI BOI5 TSS ammónium-N összes foszfor szerves N pH KOI: kémiai oxigén igény BOI: biológiai oxigén igény TSS: lebegóanyag (total suspended solids)
300-600 O2 mg/L 150-300 O2 mg/L 150-500 mg/L 20-50 mg/L 10-20 mg/L 15-30 mg/L 6,9-7,8
A szennyvizek szagát okozó főbb vegyületek komponens
összegképlet
előidézett szag
nitrogéntartalmúak aminok
CH3NH2
halszag
ammónia
NH3
csípős ammóniaszag
diaminok
NH2(CH2)4NH2, NH2(CH2)5NH2
rothadt hús
szkatol
C8H5NHCH3
rothadt hús
kéntartalmúak kénhidrogén
H2S
záptojás
merkaptánok
CH3SH, CH3(CH2)3SH
rothadó káposzta
szerves szulfidok
(CH3)2S, CH3SSCH3
rothadó káposzta
kén-dioxid
SO2
szúrós, savas Egyebek
klór
Cl2
klórszag
klórfenol
ClC6H4OH
fenolos gyógyszer
A szennyvíztisztítás folyamata Első fokozat Mechanikai tisztítás
Második fokozat Biológiai tisztítás Oxigén
Szennyvíz
Harmadik fokozat Térbeli tisztítás
Kémiai tisztítás
Kémiai Derítőszerek
durvarács
Recirkuláltatott iszap
Primer iszap
Homokfogó
Előülepítő
Fölös iszap
Kevert iszap Bilógiai medence
Utóülepítő
Derítő
Szűrő
Fertőtlenítő
Mechanikai eljárások Cél: • szennyvízben úszó darabos anyagok kiszűrése műtárgyai: rácsok vagy gerebek • a könnyen kiülepíthető szuszpendált szerves lebegőanyagok gravitációs eltávolítása műtárgyai: homokfogó és ülepítő medencék
Előülepítő
bukókon távozó mechanikailag kezelt szennyvíz
Biológiai módszerek Fogalmak: fermentáció: mikroorganizmusok irányított tevékenysége szubsztrát: a mikroorganizmus tápanyaga Műtárgyak: biológiai medence, utóülepítő
Levegőztető és utóülepítő medence
Nitrifikáció, denitrifikáció
-
NO3 N2 NH4+
NO3
NO3
+
nitrifikáció
N2
-
NH4 NO3 denitrifikáció
A tisztított víz kivezetése Soroksári-Duna
Duna
tisztított víz
Szennyvíztisztítás Budapesten • Napi 670 000 m3 szennyvíz keletkezik a fővárosban
Biofilmek a szennyvíztisztításban • Természetes vagy mesterséges körülmények között kialakult mikrobiológiai közösség, amelyet szilárd felületen megtapadt baktériumok, algák és protozoák alkothatnak.
Előnyei: • ellenállóbbak a toxikus anyagokkal és a szennyezőanyag-terhelés hirtelen változásaival szemben • növelik a tisztító kapacitást • megnövelik az iszapkort
Biofilm hordozók • zúzott kő, törmelék • korongok, hengeres testek • műanyagok
Tarjányiné Szikora Szilvia képei
Műanyag biofilm hordozók Leggyakrabban hordozóként felhasznált műanyagok: – Poliuretán (PU) – Polietilén (PE) – Poli-vinil-klorid (PVC) – Polipropilén (PP)
A vizsgált szálak
polipropilén szálak
A vizsgált szálak II.
karbonszál
nylon
poliészter
Élőgépes szennyvíztisztítás
Organica Zrt.
A vizsgált biofilm hordozók Minta jele
PP-A* PP-B* PP-C** PES**
Filamens Filamens Fajlagos szám egy átmérő felület szálmintá (m2/ m2) ( m) -ban 6 600 58 3,4 6 600 56 3,2 11 000 33 3,3 8 400 22 1,7
*2600 dtex **3000 dtex
A vizsgált kaszkádrendszer
A kolonizációs kísérletek során mért paraméterek A helyszínen: • szennyvíz fiziko-kémiai paraméterei pH, DO, KOI, TSS, nitrogénvegyület-formák • biofilm - dehidrogenáz enzimaktivitás (TTC teszt) Laboratóriumban: • biofilm szárazanyag-tartalma • biofilm szervesanyag-tartalma • mikrobiológiai vizsgálatok (TRFLP, SEM)
Dehidrogenáz enzimaktivitás biofilm
TTC teszt
szűrés, extrakció
spektrofotométer
mg TF/g biofilm
A biofilm szárazanyag tartalma a kísérlet végén
Fajlagos enzimaktivitás értékek az utolsó mintavétel alkalmával
Összes enzimaktivitás értékek az utolsó mintavétel alkalmával
Biofilm képződése
0. nap
4. nap
11. nap
Vizekbe kerülő gyógyszermaradványok
Ciklodextrinek • Ciklikus, nem redukáló oligoszacharidok • Átmérőjük kb. 1 nm • Zárványkomplex képzés
Ciklodextrinek alkalmazási lehetőségei • Vegyipar (gyógyszer-, kozmetikai- és háztartásvegyipar) • Élelmiszeripar
Környezetvédelmi alkalmazások Légszennyezés csökkentése Víz- és talajtisztítás
Ciklodextrin tartalmú szorbensek • béta-ciklodextrin (BCD) gyöngypolimer szorpciós kapacitásának vizsgálata • béta-ciklodextrinnel módosított hordozó hatóanyag-tartalmának ellenőrzése és megkötőképességének vizsgálata
ibuprofen
rodamin-B
Kutatócsoportunk további tagjai Prof. Záray Gyula Dr. Barkács Katalin Dobosy Péter Ipari partnereink Organica Zrt. Cyclolab Kft.
Köszönöm a figyelmet!
