MaSzeSz Junior Vízgazdálkodási Szimpózium Budapest, 2016. február 11.
Szennyvíz és szennyvíziszap-komposzt gyógyszermaradványainak mikrobiális eltávolítása
Tóth Gábor
Nyírségvíz Zrt.
A probléma felvetése • Poseidon - program (Contract No. EVK1-CT-2000-00047) 2001 és 2004 között
Szennyvíz és felszíni víz Talajvíz Ivóvíz
Összesen
NSAID
40
15
106 17
Eltérő mátrixokban kimutatott gyógyszerhatóanyagok
26 8
• A hatóanyagok a szervezetből átalakulás után vagy anélkül kiürülnek,
• a szennyvízbe
• majd a környezetbe kerülnek
A vegyületek kiválasztása • Miért a NSAID vegyületek? • xenobiotikumok
• értékesített és elfogyasztott mennyiségük • a molekulák nagy stabilitása
• jelenleg még nem teljesen tisztázott ökotoxikológiai hatás
• Meghatározásuk nagyműszeres analitikai módszerekkel (HPLC, GC/MS, LC/MS)
• Melyik hatóanyagok?
• para-acetamino-fenol, acetilszalicilsav
• ibuprofen, naproxen, ketoprofen, diclofenac
Innovációs célkitűzés • Kraigher et al. (2008) és Kümmerer (2009) szerint: • a kockázatkezelési stratégiák fejlesztése
• a szennyvíztisztításban a gyógyszermaradékok eltávolításánál a fő szerep a mikroorganizmusoké, de • korlátozott a hatékonyságuk
• Állapotfelmérés: a Nyíregyházi I. sz. szennyvíztisztító telepen nevezett vegyületek 43,75% átlagos eltávolítási hatékonysága • Cél:
• hatékony mikrobák izolálása, tesztelése, optimalizálása • visszajuttatásuk a tisztítási technológiába • az eredményesség vizsgálata
• a rendszerbe nincs idegen mikroorganizmus
A mikroorganizmusok • Mintavételi mátrixok: • érkező szennyvíz
• tisztított, elfolyó szennyvíz • felszíni víz (befogadók)
• A baktériumok:
naproxen
• szelektálása (>180) • izolálása
• tesztelése (HPLC-s visszamérés) • felszaporítása
naproxen
A mikroorganizmusok Hatóanyag Ibuprofen
Naproxen
Diclofenac
Ketoprofen
Hatóanyag koncentrációjának átlagos csökkenése (%)
Mikroba-kombinációk
39
I10/10, I14/12, I14/13, I14/14
58
D3/3, D3/4
81 70
A9/1, A9/2 K8/1
Kutatás - Fejlesztési Program Települési szennyvizek innovatív és környezettudatos tisztítása és a szennyvíziszapok környezetbarát elhelyezése TÁMOP-4.2.2.D-15/1/KONV-2015-0014 • Partner: Nyíregyházi Főiskola •
A kísérletek folytatása • félüzemi-
• üzemi körülmények között
Félüzemi kísérletek • A mikrobák előszaporítása
• Inokuláció az oxidációs térrészbe • Folyamatos és szakaszos üzem
• Mintavétel (MSZ EN ISO 5667-10:1995 és EPA 1694:2007) • érkező szennyvíz
• elfolyó, tisztított szennyvíz • recirkulációs iszap
• Vizsgálat (HPLC/MS/MS)
• 4 kísérletsor (2015.09.02. – 2015.10.27.) • minták száma: 135 db
• vizsgálatok száma: 585 db
Félüzemi kísérletek
Félüzemi kísérletek
Ketoprofen koncentráció-változása folyamatos üzemben
Diclofenac koncentráció-változása szakaszos üzemben
Üzemi kísérletek • Három települési szennyvíztisztító telep: • Levelek (660 m3/nap)
• Újfehértó (1085 m3/nap)
• Ibrány (1000 m3/nap) – kontroll
• Előszaporítás, majd beoltás 500-, illetve
2000 liter térfogatban a nitrifikáló medencébe
Üzemi kísérletek
• Mintavételi mátrixok: • érkező szennyvíz • elfolyó szennyvíz
• recirkulációs iszap
• Mintavételi időpontok:
• a beoltás előtt; beoltás után 3 napig naponta; majd hetente 2x • 15 mintavétel alkalmával összesen 135 db minta
• Mért értékek:
• érkező szennyvíz (1,2 – 104 ng/ml)
• elfolyó szennyvíz (LOD – 11,2 ng/ml)
• recirkulációs iszap (LOD – 8,8 ng/ml)
Üzemi kísérletek 100
eltávolítás (%)
80 60 40 20 0
Beoltás előtt
1. nap
2. nap
3. nap
7. nap
10. nap
14. nap
17. nap
-20 Ibuprofe n
Naproxen
Naproxe n
Diclofe nac
Hatóanyagok koncentráció-változása
Levelek szvt.
Újfehértó szvt.
Ke toprofe n
Ibrány szvt. - kontroll
Ketoprofen
85 - 90 %
<70 %
Diclofenac
60 - 80 %
0 - 20 %
Ibuprofen
Átlagos eltávolítási hatékonyság
További irány • Mérési eredményeink alapján a hatóanyagok jelentős része a szennyvíziszapban koncentrálódik
• Iszapkezelés a Nyírségvíz Zrt.-nél: • fölösiszap elvétel • iszapvíztelenítés
• anaerob rothasztás (biogáz) • komposztálás
• A kész komposzt a mezőgazdaságban kerül felhasználásra • A kísérletek folytatása:
• szalmával kevert víztelenített iszap • kész komposzt
Komposztáló telepi kísérletek • Helyszín: a Nyírségvíz Zrt.
Központi Komposztáló telepe
• 2 kísérletsorozat:
• 2015.09.22. – 2015.10.22. • 2015.10.28. – 2015.11.16.
• A prizmák:
• 18 prizma kész komposzt
• 6 prizma szalmával kevert víztelenített iszap
• baktériumokkal kezelt és kontroll prizmák
• térfogatuk: 10 m3 és 20 m3
•
Komposztáló telepi kísérletek
Előszaporított baktériumok bejuttatása, majd elkeverése (50-450 liter), nedvesítés
• Mintavétel: MSZ-10-509:1992 és MSZ EN ISO 5667-13:2013 szerint – átlagminták • •
•
A maghőmérsékletek mérése
A minták vizsgálata: Nyírségvíz Zrt. Központi Laboratóriuma és Nyíregyházi Főiskola - AMKSZI Összesen 1224 minta, 5508 vizsgálat
Komposztáló telepi kísérletek • Koncentrációtartomány: LOD (0,5) – 400 ng/g sz.a.
• A kész komposzt mátrix esetében Kész komposzt - naproxen
eliminálás •A
hatékonyabb
prizma-hőmérséklet
emelkedése gátat szab a mikrobiális tevékenységnek •A
metabolitok
nagyságrenddel Szalmával kevert víztelenített iszap - naproxen
koncentrációban
1-3
nagyobb
A módszer előnyei • Befogadók és vízbázisok védelme • Határértékek bevezetése esetén • Már kész módszer a probléma kezelésére • A technológia más vegyületekre is ráilleszthető
Köszönöm megtisztelő figyelmüket!
