VÍZGAZDÁLKODÁS ÉS VÍZMINŐSÉGVÉDELEM II. SZENNYVÍZTISZTÍTÁS Előadás anyag Környezetmérnöki BSc szakos hallgatóknak Készítette: Dr. Bodnár Ildikó főiskolai tanár 2014.
A tantárgy kódja
Nappali tagozat: MFVGV32K03
Óraszám
Nappali tagozat: 2+1 óra
Követelmény
Szóbeli kollokvium
Kreditpont
3 2
Tantárgyi tematika hét
előadás:
gyakorlat: Tömbösítve 3 x 5 órában
1.
Bevezetés, gyakorlattal kapcsolatos tájékoztatás. Vízszennyezés. A szennyvíz szennyezőanyagai
2.
A szennyezés során a vizekbe jutó vegyületek és fontosabb jellemzőik I.
3.
A szennyezés során a vizekbe jutó vegyületek és fontosabb jellemzőik II.
4.
Szennyvizek szállítása, csatornázás
5.
A szennyvíztisztítás eljárásai. Mechanikai szennyvíztisztítási eljárások I. (szűrés, ülepítés)
6.
Mechanikai szennyvíztisztítási eljárások II. (sűrítés, centrifugálás, flotálás, adszorpció és egyéb mechanikai eljárások)
7.
Biológiai és kémiai szennyvíztisztítási eljárások
8.
Féléves tervezési feladatok készítésének hete: féléves feladatokhoz kapcsolódó konzultációk előre meghirdetett időpontban, zárthelyik írásának a hete
9. Szennyvíztisztító telepek tervezésének alapelvei és elemzése
BOI mérés (Elindítás). Vízelemzés terepi mérőműszerrel
Szennyvíztisztító telepek üzemvitele, azok környezetvédelmi problémái
BOI mérés (Leállítás). KOI mérés és fotometriás vízelemzés. Zavarosságmérés.
Tisztítótelepek fenntartása, kapacitásbővítés, minőségi mutatók javítása, rekonstrukciós problémák
Látogatás a Debreceni Szennyvíztisztító Telepen
10.
11.
12.
Az iszapkezelés ismérvei, alapelemei, iszapkezelési eljárások
13.
A szennyvíztisztítás során keletkező anyagok elhelyezése
14.
Féléves tervezési feladatok készítésének és javításának ideje: féléves feladatokhoz kapcsolódó konzultációk előre meghirdetett időpontban, zárthelyi és pótzárthelyik írásának a hete
3
VÍZSZENNYEZÉS
4
Bevezetés
Az utóbbi időszak jelentős világméretű problémája a környezetszennyezés növekvő mértéke.
Ezen a téren jelentős a kibocsátott használt vizek szerepe, melyek szennyezettsége különböző mértékű.
Ezért fontos:
a vízhasználat mennyiségének csökkentése, az újrahasznosítás, azaz a környezetterhelést hatékony szennyvízkezelés.
csökkentő
5
A szennyvíztisztítás feladata
Megfelelő minőségű tisztított szennyvizet bocsásson az ún. befogadóba, melynek biocönózisát kedvező irányba alakítsa, vagy stabilizálja.
A vízi életet, a halászatot minden további problémától mentessé tegye.
Az adott víztestekben ne okozzon sem oxigénhiányt, sem eutrofizációt (foszfor, vagy nitrogén túlterhelés).
Ne juttasson be a víztestekbe olyan kritikus szerves anyagokat sem, melyeket a vízi szervezetek akkumulálhatnak, felhalmozhatnak, s ma még ismeretlen, csak hosszabb idő után jelentkező károkat okozhatnak. 6
Szennyvizek
Tágabb értelemben szennyvíznek tekinthető minden szennyezett víz. Napjainkban a szennyvizek fő forrása a lakosság (beleértve mindenféle szolgáltató tevékenysége) valamint ipari tevékenysége.
az előző a lakásokban, intézményekben, üzemekben keletkező úgynevezett szociális szennyvíz; az utóbbi az ipari tevékenységhez felhasznált, s annak során elszennyezett víz. Ide az iparosított mezőgazdaság elsősorban termék feldolgozásának a szennyvizeit bele kell érteni. 7
SZENNYVIZEK A szennyvízcsatornában szállított vizek összetétele:
Ha a csatornahálózat ún. úsztatórendszerű (egyesített rendszerű), a lakossági és ipari szennyvizekhez még a csapadékvizek is hozzájárulnak.
A legtöbb hazai településen elválasztórendszerű csatornahálózatot találunk, amelyekbe csapadékvíz általában nem kerül, de tekintettel a csatornák mély fekvésére, a talajvíz – ún. infiltráció formájában – bejuthat. 8
Szennyvizek csoportosítása
Kommunális szennyvizek Lakossági használatból, szerves anyaggal kevésbé terhelt rendszer, mely komponensei bonthatóak.
Ipari szennyvizek A különféle ipari technológiák során keletkező szennyvizek mennyisége és minősége valamint időbeni lefolyása meglehetősen nagy változatosságot mutat.
Csapadékvíz A környezetből bemosott szennyezők miatt kell szennyvízként kezelni.
9
1. Lakossági (kommunális) szennyvizek jellemzése
A házi szennyvíz a következő alkotókból tevődik össze:
konyhák elfolyó vizeiből, vízöblítéses WC-k lefolyó vizeiből, mosó - és fürdővizekből.
A kommunális szennyvíz koncentrációja függ:
szennyezettsége
vagy
az ipari vízhasználattól is, továbbá a csatornahálózat általános jellemzőitől (pl. vízzáróságtól), valamint a háztetőkről és egyéb helyekről belejutó csapadékvíz mennyiségétől. 10
Lakossági (kommunális) szennyvizek jellemzése
A szennyvíz állapota a tisztítótelepre érkezéskor vagy a befogadóba torkolláskor függ: a szennyvíz odajutási idejétől és a vízhőmérséklettől.
Az odajutási idő viszont a hálózat hosszától és esésétől függ. Hosszú csatornák, kis esések és magas hőmérséklet esetén a szennyvíz berothadhat.
A friss házi szennyvíz semleges kémhatású, pH-ja 7,0…7,5 között ingadozik. Ez a pH-tartomány optimálisnak tekinthető a biológiai folyamatokhoz.
11
2. Ipari szennyvizek jellemzése Számos
iparágból kerülhet ki, melyek összetétele és mennyisége nagyon változó lehet: Kommunális vizekhez hasonló, biológiailag bontható komponenseket tartalmaz (pl. az élelmiszer –tej, hús- és gyümölcs, konzerviparok szennyvizei), így vízminősítés alapján akár együtt is kezelhetőek.
a.
Egyéb ipari szennyvizek: gyakran magas szerves anyag tartalom jellemzi, ami még nehezen is bontható, így fontos az előtisztítás! ( pl. fa-, cellulózfeldolgozás, bőr-, és papíripar, vegyipari termékek gyártása, fémek előállítása, megmunkálása, erőművek, energiatermelés, bányászat, stb.).
b.
12
A különböző szennyvizek fajlagos mennyiségei
A különböző szennyvízforrások részarányától, folyadékáramától függően a lakossági szennyvíz mennyiségét és minőségét illetően állandó változás figyelhető meg.
A tisztítóba érkező folyadékáramot rendszerint minden szennyvíztisztítóban mérik. A napi vízhozam alakulása attól is nagymértékben függ, hogy az adott település milyen százalékában kerülnek bekötésre a lakóházak a közcsatorna rendszerbe, illetőleg milyen ipari hozzájárulás történik.
Az egyes lakásokra vagy a lakásokban élő személyekre vonatkozóan a napi szennyvízmennyiség l/fő nap mennyiségben adható meg. 13
A szennyvíz szennyezőanyagai
14
A szennyvíz szennyezőanyagai
Megkülönböztetünk:
A nem oldott, osztályozhatjuk:
oldott és nem oldott alkotórészeket.
ún.
lebegő
anyagokat
tovább
ülepedő és nem ülepedő anyagokra (sűrűségük a vízéhez közeli) = uszadék.
A városi szennyvizekben az oldott anyag tartalom valamivel nagyobb, mint a nem oldott. Ennek oka, hogy az oldott anyagok az ivóvíz főként ásványi eredetű oldott anyagait is tartalmazzák. 15
a. A nem oldódó anyagok:
Károsak a felúszó olajos, zsíros anyagok, melyek nehezen távolíthatók el, rontják a tisztítási hatásfokot és ha gyúlékony szénhidrogének kerülnek beléjük, mint pl. a benzin, még veszélyesebbek is lehetnek.
A kiülepíthető anyagok közül az ásványi anyagok, mint a homok, egészségügyi szempontból közömbösek.
Ezzel szemben az ürülékből kiülepedő iszap egészségügyi szempontból igen fontos, mert ez tartalmazza a szennyvízbe került bélféreg-petéket. A bélféreg petéket védőburok veszi körül, ez rendkívül ellenállóvá teszi őket. Nagy töménységű savak, lúgok, klór nem képesek elölni a petéket. 16
Megsemmisítésükre az alábbi eljárások állnak ez idő szerint rendelkezésre:
Hőkezelés: melyre igen érzékenyek, 60-70 °C hőmérsékleten elpusztulnak.
Iszaprothasztás: Megbontja a védőburkolatot és ezáltal a peték nagyobb része elpusztul, életben maradó hányaduk pedig elveszti kórokozó képességét.
Tisztázatlan még e bélféreg-peték viselkedése az ún. totál-oxidációs eljárásnál, annál a módszernél, mely a nyers szennyvizet hosszabb ideig levegőzteti és így az ürüléket is oxidálással kívánja megbontani.
mert
már
Itt a bélféreg-peték az iszapba jutnak, melyet hosszú ideig tovább levegőztetnek. Az, hogy ez milyen hatással van a bél-parazitákra, ma még tisztázatlan. 17
b. Oldott állapotban lévő anyagok:
Az iparból származó oldódó szennyeződések, valamint a háztartásokból kikerülő szennyezések, ezek lehetnek: vegyületek Szervetlen vegyületek Szerves
A vizelet, a növényi, állati hulladékok kioldódott részei.
Különféle mikroszervezetek. 18
A SZENNYEZÉS SORÁN A VIZEKBE JUTÓ FONTOSABB VEGYÜLETEK ÉS JELLEMZŐIK
19
ÁTTEKINTÉS
I. Szerves szennyező anyagok és a vizek oldott oxigén rendszere
II. Nehezen lebomló szerves szennyezők, szerves mikroszennyező anyagok: peszticidek, poliklórozott bifenilek, policiklusos aromás szénhidrogének, kőolajok és származékaik, szintetikus mosószerek, huminanyagok, fenolok
III. Nitrogénformák
IV. Foszforformák
V. Szénformák
VI. Egyéb szervetlen szennyezők
VII. Mikroszervezetek 20
I. Szerves szennyező anyagok és a vizek oldott oxigén rendszere
A vizek jellegzetes és legelterjedtebb szennyezettségét a szerves anyagok adják.
Ezek egy része könnyebben, másik része nehezebben bontható biológiai úton.
Az előző csoportba sorolható a kommunális eredetű szennyvíz és az élelmiszeripari, s a mezőgazdasági szennyvizek egy része.
Ha ilyen szennyvizet egy víztérbe – befogadóba – vezetünk, ott a természetes tisztulás hamarosan megindul, azaz a szerves anyag biológiai bomlása megkezdődik. 21
Megkülönböztetünk:
Anaerob úton történő bomlást, amikor a szerves anyag tartalom bakteriális tevékenység útján egyszerűbb vegyületekké alakul át és belőle ammónia, hidrogén-szulfid, metán, foszfin képződik.
Aerob úton történő bomlást, amikor oxigén jelenlétében az ún. aerob baktériumok az anyagot oxidációs úton bontják le. Ekkor a végtermék oxigénben dús vegyület, mint pl. nitrát, szulfát, foszfát, szén-dioxid és víz.
22
Oxigénfogyasztás
Az oxidációs jelenségek jelentős oxigén-fogyasztással járnak és ennek a mennyisége adott feltételek között olyan törvényszerű, hogy a létrejött oxigénfogyasztás a szennyezés mértékének, a szennyvíz szennyezettség koncentráció-mértékének tekinthető.
A szerves anyagok mennyiségének ismerete nélkülözhetetlen a vizek minőségének megítélésében.
Az ilyen jellemzőket összegparamétereként is emlegeti a szakirodalom. 23
Oxigénfogyasztás: A leggyakrabban alkalmazott jellemzők 1. Biológiai oxigénigény és meghatározása (BOI):
A szennyvízben lévő biológiailag bontható szerves anyagok koncentrációját fejezi ki és heterogén baktériumok általi biológiai lebontása során meghatározott időtartam alatt és meghatározott hőmérsékleten elfogyasztott oxigén mennyiségét jelenti.
Számszerű értéke nagyon sok tényezőtől függ: inkubációs idő, nitrifikáció, környezeti tényezők (T, pH), akklimatizáció, toxicitás.
24
Oxigénfogyasztás: A leggyakrabban alkalmazott jellemzők 2. Kémiai oxigénigény és meghatározása (KOI):
A KOI a szennyvízben lévő szerves anyagok kémiai oxidálószerekkel (legelterjedtebb a kálium-permanganát és a kálium-dikromát) nedves úton végzett oxidációja során elfogyasztott oxigén mennyiségét fejezi ki.
25
1. Kálium-permanganátos oxigénfogyasztás:
A meghatározás az alábbi reakcióegyenletnek megfelelően leadott oxigén oxidáló hatásán alapszik: 2 KMnO4 + 3 H2SO4 = K2SO4 + 2 MnSO4 + 3 H2O + 5 O
A mérés során ismert mennyiségű kálium-permanganátot adunk a megsavanyított mintához, majd 10 percen keresztül forrásban tartjuk.
Ezután a KMnO4 feleslegét oxálsavval reagáltatjuk, majd az így feleslegbe került oxálsav mennyiségét káliumpermanganáttal, titrálással határozzuk meg.
A titrálás végpontját a KMnO4 színe jelzi az oldatban.
26
A tapasztalat azt mutatta, hogy a legtöbb szerves vegyület nem oxidálódik 10 perc alatt, ezért a kálium-permanganátos oxigénfogyasztás helyett egyre inkább a kálium-dikromáttal mért kémiai oxigénigény meghatározást írják elő a szabványok és a vízminősítési előírások. Megjegyzés: az oxidálószer (K2Cr2O7) egészségre nagyon ártalmas, mérgező! 27
2. A kálium-dikromáttal végzett oxigénigény meghatározás: K2Cr2O7 + 4 H2SO4 = K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 4 H2O + 3 O
A módszer a fenti reakcióegyenlet szerint keletkező oxigén oxidáló hatásán alapszik.
A kálium-dikromát erősen savas közegben, ezüst-szulfát katalizátor jelenlétében lényegesen erélyesebb oxidációt biztosít, mint a KMnO4.
A kétórás forralás során (visszacsepegő hűtővel ellátott lombikban) általában 90-95 %-os oxidációs hatásfok érhető el, a kloridionok zavaró hatása higany-szulfát hozzáadásával küszöbölhető ki. 28
A mintához adagolt ismert mennyiségű káliumdikromát feleslegét vas(II)-ammónium-szulfát (Mohr-só) oldattal térfogatosan határozzuk meg a következő reakcióegyenlet alapján: Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14 H+ = 2 Cr3+ + 6 Fe 3+ + 7 H2O
A titrálás végpontját ferroin redox-indikátorral jelezzük, amely Fe2+ jelenlétében vörös, Fe3+ jelenlétében pedig kék színű. 29
A KOI mérőszám értékeléséhez a következőket kell figyelembe venni:
Sok szerves anyag van, amely dikromáttal oxidálható, de biológiailag nem bontható. (KOIBOI)
Néhány szervetlen anyag (pl. szulfidok, nitritek, vas(II) stb.) dikromáttal oxidálható és a mérési eredményben szerves anyagként jelentkezik.
A BOI értékét az adaptáció (átalakulás) jelentősen megváltoztatja, ezt a hatást a KOI nem mutatja ki.
A kloridok oxidációja szintén zavarja a KOI mérést, ez a hatás higany-szulfát adagolással kiküszöbölhető. 30
BOI és KOI értékek különböző szennyvizekben
31
Oxigénfogyasztás: A leggyakrabban alkalmazott jellemzők 3. Összes szerves széntartalom és meghatározása (TOC):
A TOC (összes szerves szén, angolul: Total Organic Carbon) mérésekhez a minta elégetésével teljes oxidációt érnek el és széntartalmának oxidálása során keletkezett szén-dioxid gáz mennyiségét mérik. A TOC sokkal megbízhatóbban és könnyebben meghatározható, mint a BOI és a KOI. A mérés igen gyors, mindössze néhány percig tart, de az erre való műszer drága. Az ivóvíz-előkészítés során az oldatban maradó összes szerves szén (DOC) is használatos.
32
Shimadzu TOC-VCPN készülék, NPOC mérési mód elvi sémája
33
Oxigénfogyasztás: A leggyakrabban alkalmazott jellemzők 4. Összes oxigénigény és meghatározása (TOD):
A TOD (összes oxigénigény, angolul: Total Oxygen Demand) mérések, hasonlóan a TOC vizsgálatokhoz az utóbbi években kezdtek elterjedni.
A mérés alapelve az, hogy nitrogén vivőgázba kis mennyiségű oxigént diffundáltatnak, majd a gázkeveréket egy katalizátoron áramoltatják át, ahol az oxidálható anyagok eloxidálódnak (elégnek).
A vivőgázban lévő oxigéntartalom csökkenése – amely a katalizátorra rávitt szerves anyag teljes oxigén-igényével arányos – elektronikus detektorral mérhető és így a víz összes oxigénigényét kiszámíthatjuk.
A TOD az összes szerves és szervetlen anyag oxigénigényét 34 magába foglalja.
Összefüggés a szerves anyagot jellemző különböző paraméterek között: 1. Összefüggés a BOI és KOI között:
A BOI és a KOI közötti összefüggés csak kommunális szennyvizeknél figyelhető meg, ipari szennyvizeknél a két mérőszám semmi összefüggést sem mutat.
Az első esetben az összefüggés azt jelenti, hogy a kálium-dikromáttal oxidálható szerves anyagok egy része biológiailag egyáltalán nem, vagy csak igen nehezen bontható. 35
Összefüggés a szerves anyagot jellemző különböző paraméterek között: 2. Összefüggés a BOI illetve a KOI és a TOC között:
Sok ipari szennyvízben a KOI egy részét a vas, nitrogén, szulfát és egyéb szervetlen anyagok okozzák, a TOC vizsgálat ezek oxidációját nem mutatja ki.
A BOI és a KOI vizsgálatok több szerves anyagot nem mutatnak ki, amelyek a biokémiai, illetve a dikromátos-oxidációval szemben részben vagy teljesen ellenállók. Ezzel szemben a TOC analízis ezeknek az anyagoknak összes szerves széntartalmát is magába foglalja.
A BOI vizsgálatok több olyan tényezőre is érzékenyek (akklimatizáció, hígítás, hőmérséklet, pH, mérgező anyagok), amelyek a KOI és a TOC mérések szempontjából közömbösek. 36
II. Nehezen lebomló szerves szennyezők, szerves mikroszennyező anyagok
A nehezen lebomló szerves szennyezők már kisebb koncentrációban – általában g/l tartományban – is károsak, és hatásukat inkább mérgező, rákkeltő, felhalmozódó tulajdonságaik alapján fejtik ki.
A szerves mikroszennyezők csoprtjába tartoznak:
Peszticidek (növényvédőszerek) Poliklórozott bifenilek (PCB) Policiklusos aromás szénhidrogének (PAH) Kőolajok és származékaik Szintetikus mosószerek Huminanyagok Fenolok
37
A vegyületek osztályozása biológiai lebonthatóságuk szerint:
Nehezen biodegradálható (ún. perzisztens) szennyezők: biológiai lebomlásuk lassú folyamat, ill. nem lehetséges. Pl: peszticidek, oldószerek, színezékek, detergensek, klórozott aromás vegyületek. Általában ipari szennyvizekben jellemző a nehezen biodegradálható szennyeződések nagy aránya.
Könnyen biodegradálható szennyezők: általában oldott anyagok, lebomlásuk gyors, ill. a mikroorganizmusok legtöbbje számára lehetséges.
Pl: cukrok, ecetsav, etanol, metanol. A kommunális szennyvizek túlnyomó többségben könnyen biodegradálható szennyeződéseket tartalmaznak.
38
a. Peszticidek Fogalmuk: Ide sorolunk minden olyan anyagot, mely alkalmas a mezőgazdasági haszonnövények, termékek, termények károsodásának gátlására. Ilyen károsodást a legkülönbözőbb élőlények idézhetnek elő. Csoportosításuk: (Aszerint, hogy milyen kórokozóra hat.)
Víruspusztító (viricid) Baktériumölő (baktericid) Gombaölő (fungicid) Állati kártevőt írtó (zooicid) Rovarírtó (insecticid) Gyomírtó (herbicid) növényvédő szerek. 39
Peszticidek
A peszticidek a kereskedelmi forgalomba – és így a vizekbe is – különböző segédanyagokkal együtt kerülnek. A hatóanyag és a szer megkülönböztetése ezért lényeges.
A hatóanyag az a vegyület, mely a peszticid hatást kifejti, a szer a késztermék, amellyel a felhasználó találkozik.
A szer tehát tartalmazza a hatóanyag oldékonyságát, tapadó képességét nedvesítő képességét, stb. elősegítő segédanyagokat is.
A szer kereskedelmi neve utáni L jelölés folyékony, a D poralakú, a G granulátum, az EC emulzióképző jelenlétét jelöli.
A peszticidek nagy része állati szervezetekre mérgező, a szájon, bőrön keresztül, vagy belélegezve egyaránt kifejthetik hatásukat. 40
Peszticidek
A növényvédő szerek vízminőségi megítélésében a toxikusság mellett nagyon fontos azoknak a természetes lebomlással szembeni ellenálló képessége.
Ez a bomlásnak ellenálló képesség – rezisztencia – azt jelenti, hogy ezek az anyagok környezetidegenek, s a természetes környezetben hosszú ideig megmaradnak (perzisztencia).
A növényvédő szerek esetén általános igény, hogy a vegyületek rövidéletűek legyenek, vagyis a természetben gyorsan lebomoljanak, ugyanakkor ezen rövid idő alatt kell kifejteni a peszticid hatást, tehát végső soron a nagyobb toxikusságot. 41
Peszticidek
Például a kezdetben használt DDT nem volt túl toxikus, de a természetben sokáig megmaradt, ezzel szemben az azt kiváltó paration-származékok könnyebben bomlanak, de emlősökre sokkal toxikusabbak. (DDT: 1,1,1-triklór-2,2-bisz(4klórfenil)etán, mely a meleg-vérűek zsírszövetében halmozódott fel).
A peszticidek általában jellemző szagúak, intenzív szaguk már kis koncentrációban is észrevehető.
Vízvédelmi szempontból a legfontosabb peszticidek: Klórozott szénhidrogének (DDT, aldrin, lindán, toxafén) Szerves foszforvegyületek (ortofoszforsav származékok) Egyéb herbicidek és fungicidek (fenoxiecetsav, triazin származékok) 42
b. Poliklórozott bifenilek
Azok a nem természetes eredetű, szerves, aromás vegyületek, melyek nagy mennyiségben - 10-60 % tartalmaznak szubsztituált klórt. (jelölésük: PCB)
Összegképletük: C12H10-nCln Vízben
gyakorlatilag oldhatatlanok, viszont jól oldódnak zsírokban és így a zsírszövetekben feldúsúlnak (hidrofóbok). viszkozitásuk, termikus és kémiai stabilitásuk miatt – többek között- hidraulikai folyadékokban, szigetelő- és hűtőanyagokban használják.
Nagy
43
Poliklórozott bifenilek ellenére, hogy a gyártásuk már két évtizede szünetel, a környezetben majdnem mindenhol jelen vannak.
Annak
PCB-tartalmú hulladékokból jelentős mennyiség jut a levegőbe, talajba, vizekbe.
A
emberi és az állati szervezeteket (idegrendszert, anyagcsere szerveket) nagymértékben károsítják, globális környezetszennyezőknek tekinthetők.
Az
44
Poliklórozott bifenilek
Akkumulálódnak a táplálkozási láncban. A halakban és a folyók, tavak üledékében felhalmozódnak.
Baktériumok bontásának ellenállnak és ezt a nagyfokú ellenálló képességet a fenolgyűrűben szubsztituált klór okozza.
Megjelennek ipari szennyvizekben, a gumi- és műanyagtermékek szétszóródása miatt a városi területekről lemosott csapadékvizekben is előfordulnak.
Különböző égési folyamatoknál (szemét- és erdőégetés) a PCB-ből és más klórozott vegyületekből stabil és toxikus poliklórozott dibenzofuránok (PCDF) és poliklórozott dibenzo-dioxinok (PCDD) képződnek. 45
c. Policiklusos aromás szénhidrogének (PAH)
Három vagy több kondenzált aromás gyűrűt tartalmazó hidrofób, rezisztens anyagok (antracén, fenantrén, pirén, benzpirén).
A vegyületcsoport több tagjának is rákkeltő hatása van.
Kőolaj képződése során, valamint a tüzelő- és üzemanyagok elégetésekor, vagy erdők égetésekor keletkeznek. Megtalálhatók a füstgázokban, cigarettafüstben és a kipufogó gázokban is.
Az égéskor keletkező PAH vegyületek a porszemcsékre tapadva, a légáramlással együtt mozognak, majd a légköri üledékek kísérőanyagaként bekerülnek a talajba és a felszíni vizekbe.
Egyes helyeken (kőolajfinomítók, olajvezetékek, gázgyárak környéke) különösen nagy a PAH-szennyezés veszélye. 46
d. Kőolajok és származékaik
A kőolajok és a kőolajtermékek által okozott vízszennyezések a leggyakoribbak közé tartoznak. kőolajok kémiai szempontból alifás, alicikusos és aromás szénhidrogének keverékei.
A
vegyületcsoportok aránya eltérő és az ásványolaj és származékaiknak vizeink minőségére gyakorolt káros hatása sokirányú.
A
szénhidrogének mérgezőek a vízi életközösségekre. A mérgező hatás függ a vízben való oldhatóságtól. Már kis koncentrációban íz- és szagrontó hatásúak.
A
47
Kőolajok és származékaik szénhidrogének vízben való oldhatóságát nagymértékben növelik a felületaktív anyagok és mivel a hagyományos ivóvíztisztítás során jelentős részük visszamarad, az oldott szénhidrogének az emberi szervezetbe kerülhetnek.
A
Rákkeltő
hatásúak. 48
A környezetbe került olaj átalakulásai:
Szétterülés: A vízfelszínre kikerülő olaj, ha nem ütközik akadályba, gyorsan szétterül és vékony, filmszerű réteget alkot, befedve ezzel a víz felszínét és megakadályozza pl. az oxigén felvételét. Az olaj a vízen erősen szivárványos színeződést okoz.
Párolgás: Főleg az alacsonyabb molekulatömegű és forráspontú vegyületek az atmoszférába kerülnek. Mértékét a meteorológiai viszonyok - hőmérséklet, szél - nagymértékben befolyásolják.
Oldódás: Főleg az alacsonyabb molekulatömegű összetevők vízbeli oldódása jelentősebb.
és
aromás 49
A környezetbe került olaj átalakulásai:
Emulzióképződés: Az olaj egy része a vízzel emulziót képez.
Megkülönböztetünk:
„olaj a vízben” „víz az olajban” emulziókat.
A „víz az olajban” emulzió még az olajos fázis része és így a víz tetején úszik, azaz onnan még lefölözéssel eltávolítható. Az „olaj a vízben” emulzió már az oldódás jele, tehát a vizes fázisba került olajat jelenti és így a hagyományos lefölözéssel nem távolítható el. Az emulzióképzést a nagymértékben segítik.
szintetikus
mosószerek
és
a
hullámzás 50
A környezetbe került olaj átalakulásai:
Lebegő anyagokhoz kötődés-kiülepedés: A hullámzás, turbulens áramlás és egyéb vertikális irányú vízmozgás hatására az olaj egy része a lebegő
anyagokon adszorbeálódik, majd azokkal együtt a fenékre kerül, s az üledékrendszerben lejátszódó folyamatok lebomlás, visszaoldódás - szerint alakul tovább.
Autooxidáció: Fénykatalizált reakciók, melyek során különböző ketonok, aldehidek és karbonsavak keletkeznek. A folyamatban a napfényen kívül a szénhidrogénekben előforduló kén- és szerves fémvegyületek is fontos szerepet játszanak. 51
A környezetbe került olaj átalakulásai:
Biológiai lebomlás:
A vízi környezetbe került szénhidrogének illékonyabb része elpárolog, a maradék részek pedig autooxidáció és biológiai lebomlás révén alakulnak tovább.
Általában a paraffinok könnyebben bomlanak, mint az aromások, s ezen belül is az egyenes szénláncúak bomlékonyabbak, mint az elágazók.
A biológiai lebontásban különböző baktériumfajok – Aeromonas, Pseudomonas – és a mikroflóra más elemei vesznek részt.
Az olajbontók között különleges helyet foglal el az Arthrobacter típus, mely az olaj emulzióba vitelét segíti elő. 52
e. Szintetikus mosószerek
A szintetikus mosószerek, detergensek (felületaktív anyagok, tenzidek) vizeink kizárólagos emberi tevékenységből származó szennyezői.
A kommunális szennyvizek állandó összetevői. Az iparban főleg a mosószergyárak, tisztítóüzemek, textilgyárak bocsátják ki.
A szintetikus mosószerek kémiailag egy hosszabb szénláncú – vízben rosszul, zsírokban jól oldódó – hidrofób és egy rövidebb, vízben oldódó hidrofil részből állnak.
A jelenleg alkalmazott tenzidek egyik fontos környezetvédelmi követelménye a biológiai bonthatóság. 53
Detergensek hatása
A hagyományos detergensek hosszú szénláncú természetes eredetű karbonsavak nátrium sóinak elegye.
Az, hogy csökkentik a felületi legfontosabb tulajdonságuk szempontjából.
Ugyanis a víz nagy felületi feszültsége miatt a textilszövet finom pórusaiba nem képes behatolni, mivel hártyát képez ott.
A szappan segítségével azonban képes erre.
feszültséget a mosóhatásuk
54
Szintetikus mosószerek
A detergensek habzási képességük révén a felszíni vizeket, szennyvíztisztító berendezéseket habréteggel vonják be és ezáltal nehezítik az oxigénfelvételt.
Foszfáttartalmuk eutrofizációjához.
További hátrányuk, hogy oldatban tartják azokat a hidrofób jellegű vegyületeket (olajok, peszticidek, poliaromások=PAH) melyek egyébként kicsapódnának, kiülepednének.
hozzájárul
a
felszíni
vizek
55
Szintetikus mosószerek
A vízművek szűrőin átjuthatnak és közvetlenül is veszélyt jelentenek az emberre.
Csoportosításuk: Anionaktív
(alkil-szulfátok:
R-O-SO3-Na+,
ahol
R: C12-C16) Kationaktív (kvaterner-ammóniumsók, piridin) Nem ionos tenzidek (vizes oldatban nem disszociálnak, poliglikol-éter származékok: R-C6H4-(CH2-CH2O)n-OH).
Hazánkban főleg az anionaktívak terjedtek el, a szennyvizekben mindig ezek vannak feleslegben. 56
Szintetikus mosószerek
Az utóbbi években a nehezen lebomló „kemény” detergenseket mind jobban kiszorítják a könnyebben lebomló „lágy” detergensek, ennek ellenére a veszély még nem múlt el teljesen, mert a lágy detergensek is csak 70-80 %-ban semmisülnek meg a tisztítási műveletek során.
Ezek mellett az anion-aktív detergensek mellett fokozódik a kation-aktív detergensek használata. Ezek erős sterilizáló hatásuk van és főleg a kórházi szennyvizekben fordulnak elő, ezenkívül az ún. nem ionos detergensek is mind jobban terjednek, ezek pedig a legnehezebben lebomló vegyületek közé tartoznak. 57
f. Huminanyagok
Természetes eredetük révén a környezetre nem toxikusak, de más vegyületekkel való kölcsönhatásuk során azokká válhatnak.
A talaj szerves alkotórészei egyszerűsítve két csoportra oszthatók:
huminanyagokra és nem huminanyagokra.
Az ún. nem huminanyagokat (szénhidrátok, fehérjék, aminosavak, zsírok, viaszok és kis molekulatömegű szerves savak) a talajban lévő mikroorganizmusok gyorsan mineralizálják, ennek megfelelően közepes élettartamuk miatt mennyiségük a talajban viszonylag csekély. 58
Huminanyagok
A huminanyagok komplex struktúrájúak, savas karakterűek, és sötét színű, túlnyomóan aromás jellegű, polielektrolit típusú, részben hidrofil, 300-100000 g/mol közötti molekulatömegű anyagokból állnak.
A talajban a szerves anyagok mineralizációjának fontos köztes termékei, és annak vízfelvételét, ioncserekapacitását és fémionmegkötő képességét lényegesen befolyásolják. 59
Huminanyagok
Oldhatóságuk alapján választhatók szét:
a
huminanyagok
három
frakcióra
Huminsavak: molekulatömegük 20000-100000 g/mol közötti, alkalikus közegben oldódnak és megsavanyítás után (pH2) ismét kicsapódnak.
Fulvosavak: kisebb molekulatömeggel és több savas jellegű funkciós-csoporttal rendelkeznek, bázisokban oldódnak és pH2 esetén is oldatban maradnak.
Humin: nem extrahálható, polimer, fekete anyag, huminsavak és fulvosavak öregedési folyamatai során keletkezik.
60
Huminanyagok
Ezek a természetes eredetű vegyületek a talaj kimosódása és a növényi anyagok bomlása révén érik a vizeket. A
víz természetes színeződését okozzák.
vízbe kerülve az ott jelenlévő egyéb szennyezőkkel reakcióba vihetők:
A
Ezek közül főleg az oxidálószerek és ezen belül is a klór a legveszélyesebb.
A keletkező klórozott szerves vegyületek jelentős része rákkeltő. 61
Huminanyagok
A vízi környezetben a huminanyagok fontos szerepet játszanak a fémek komplexképzésében:
fémhumát komplexeket képeznek, s ezzel elősegítik a fémek oldódását.
Ezekkel
huminkomplexek stabilitása függ a fémion fajtájától, a redoxipotenciáltól és a víz kémhatásától.
A
62
g. Fenolok
A fenolok összefoglaló megjelölése alatt tulajdonképpen „fenolszerű” vegyületeket értünk, mely magába foglalja a kémiai értelemben vett aromás szénhidrogének hidroxil-vegyületeit.
Fogalmuk: A hazai gyakorlatban alkalmazott analitikai eljárással „vízgőzilló” 4-amonioantipirinnel reagáló vegyületeket nevezhetjük fenoloknak. 63
Fenolok
A fenol az ipari szennyvizek gyakori szennyezője. Nagy mennyiségben tartalmazzák a kokszoló művek, a szén-, fa- és kőolaj lepárlóüzemek, a gyógyszergyártás szennyvizei.
Keletkezik a cellulóz lebomlásnál, a papírgyártáskor mesterséges, illetve a falevelek rothadásánál természetes körülmények között is.
Vízvédelmi megítélése az érzékszervekre ható (organoleptikus), s ritkábban toxikus hatása miatt fontos.
Nagyobb koncentrációban (mg/l) a fenol a legtöbb organizmusra méregként hat, így a baktériumokra is és ezáltal a biológiai szennyvíztisztításra is. 64
Fenolok
Kis koncentrációban a fenolok biológiailag bonthatók, ilyenkor a folyóvizekben természetes lebomlásuk megvalósul.
Klórozáskor a nyers vízben előforduló egyéb szerves anyagok prekurzoraként hatnak különböző klórfenol vegyületek keletkezésére.
Ha már egyszer bekerült a nyers vízbe, akkor ha lehet, még a klórozás előtt el kell távolítani.
Az alacsony szubsztitúciós termékek oxidatív úton, a magasabb szubsztitúciósok aktivált szénen történő adszorpcióval vonhatók ki a vízből.
Növényvédőszerként alkalmazott klórfenolok (rákkeltő) hatása egyértelműen bizonyított.
karcinogén
65
III. Nitrogénformák
A vízi környezetben a nitrogén öt formában fordulhat elő: elemi, szerves, ammónia, nitrit-, nitrát-forma.
a.) Elemi nitrogén: Az atmoszférában előforduló molekuláris nitrogén a vizes rendszerekben könnyen oldódik (T és parc. nyomás függvénye), biológiailag inert és nem túl sok biológiai folyamatba lép be, melynek az az oka, hogy a molekulában lévő hármas kötés igen erős, és bontása nagy energiát igényel. Így kevés mikroorganizmus képes az N2 molekulát hasznosítani. 66
Nitrogénformák b.) Ammónia:
A szerves anyagcseretermékek és az elpusztult élőlények testanyagainak lebomlása révén keletkezik (ammonifikáció). Vizeink NH3-tartalma tehát a szerves anyag biológiai lebomlását jelzi, s így a szerves szennyeződések egyik fontos mutatója.
Az NH3 természetes redukciós (nitrát-redukció) folyamatok útján is előfordul a vízben. Vízben protonfelvételre képes. A szabad ammónia és ammónium-ion viszonya a víz kémhatásának függvénye. NH3 + H2O = NH4+ + OH67
Nitrogénformák A szabad ammónia szemben az ammónium-ionnal a sejtmembránon áthatol, s így sejtméreg. Mérgező hatása függ az oldott oxigén, szabad szén-dioxid, keménység, lúgosság értékétől is. c.) Nitrit, nitrát és szerves nitrogén: Ezek nagyon reakcióképes nitrogén-formák. A nitrogénciklus első lépéseként fixálódott elemi nitrogén révén létrejött szerves nitrogén bomlása adja az ammóniát. Az ammónia elegendő oxigén jelenlétében oxidálódik nitritté és nitráttá, mely Nitrobakter és Nitrosomonas törzsek hatására következik be. 68
Biológiai nitrogén-ciklus
69
Nitrogénformák
A nitrifikáció jelentős O2 mennyiséget fogyaszt.
Az ammónia-nitrát átalakulás pH-függő, az ammónia átalakulása 8-9,5 pH között a leggyorsabb.
Az ammónia-nitrit átalakulás mindig lassabb folyamat, mint a nitrit-nitrát szakasz. A nitrit soha sem szaporodik el a vizes rendszerekben, azonnal tovább bomlik nitráttá, így csak átmenetileg, kis mennyiségben mutatható ki. 70
Nitrogénformák
A N-ciklus egyik befejező része a nitrát felvétele a növények részéről, ugyanis ez a N-forma már hozzáférhető a növények számára.
A denitrifikáció a N-ciklus másik befejező ága, ahol a nitrát nitriten keresztül redukálódik nitrogén gázzá, mely eltávozik a levegőbe.
Az emberi beavatkozás ezt a N-ciklust zavarja (túlzott műtrágya használat, szennyvizek), ami általában a megnövekedett nitrát-koncentrációban jelentkezik, így az oldott oxigén-szint is csökken. Ezt a nitrátot a vízi növény felveszi, mely már az eutrofizálódás látható jele. 71
IV. Foszforformák és az eutrofizáció
A foszfor az élőlények építőeleme. A többi elemtől eltérően a szervezetek testében nagyobb arányban fordul elő, mint a környezetben.
A nitrogénformáktól eltérően a bioszférában szinte kizárólag teljesen oxidált formában van jelen; a leggyakrabban foszfátként (PO43-).
A vizes rendszerekben – pH-tól függően – az ortofoszfát lehetséges három alakja közül mindig az egyik van csak jelen.
A semleges kémhatás környezetében a H2PO4 és a HPO42– dominál. Ezeket együttesen ortofosztáfoknak nevezzük. 72
Foszforformák
A növények gyakorlatilag csak ortofoszfátot képesek felvenni, s így ezt a formát reaktív foszforalaknak is nevezzük. Szemben a növények számára értéktelen nemreaktív– szerves és szervetlen kondenzált foszfátok – formával.
A foszfát kationokkal könnyen képez vízben oldhatatlan vegyületeket. A természetes vízi környezetben a vassal, az alumíniummal és a kalciummal alkotott vegyületei gyakoriak.
A semleges pH környezetben a vas- és alumíniumfoszfát, pH~8 fölött inkább a kalcium-foszfát oldhatósága kisebb. 73
Foszforformák kiinduló
anyaga
a
vízben
A foszforciklus ortofoszfátion.
A foszfor a vízbe természetes és mesterséges úton egyaránt bejuthat.
A kőzetek – apatit, fluorapatit, eredményezi a természetes bejutást.
Az emberi tevékenység révén főleg a kommunális szennyvizek és a mezőgazdasági bemosódás növeli a vizek foszfortartalmát.
A lakosság élettani kiválasztással naponta 2 g-ot, a felhasznált mosószerekkel pedig további 2 g foszfort, tehát összesen 4 g-ot bocsát ki fejenként. Ez utóbbi a „detergensfoszfor”. 74
aragonit
–
oldott
bomlása
Foszforciklus
75
Foszforformák
A detergensek kondenzált foszfátokat tartalmaznak. Ezeket önmagában a növények nem tudják felvenni, nem reaktívak ilyen formában.
De a biológiai szennyvíztisztítás során ezek hidrolizálódnak, a szennyvízben előforduló mikroorganizmusok könnyen lebontják ortofoszfátokká, s így a tisztítótelepet tulajdonképpen már egy reaktív, a növények részére hozzáférhető formában hagyják el.
(A nyers szennyvízben átlagosan 5–20 mg összes P/l fordul elő, s ennek csupán 15–20%-a ortofoszfát. A biológiailag tisztított víz 3–10 mg/l összes foszfort tartalmaz, s ennek már 50–90%-a ortofoszfát forma.) 76
Foszforformák, eutrofizáció
Mint látható, a foszforciklusnak nevezett körfolyamatból a szervetlen foszfátkicsapódás és a kőzetek mállása a legfőbb kilépési, az antropogén szennyezések a legfőbb belépési lehetőség.
A ciklusba bevitt foszfor növeli a biológiai produkciót, a ciklusbban többször körbejár, s végső soron az eutrofizációt eredményezi.
A kicsapódás az üledékbe ugyan csökkenti a foszforkoncentrációt, de az újraoldódáskor – akár külső szennyezés nélkül is – az eutrofizáció felgyorsulásához vezet. Az üledék tehát nagyon fontos „foszforpuffer”. 77
V. Szénformák
Az élet kémiai alapjait a széntartalom különleges tulajdonságaiban kell keresnünk.
Az élőlények testét szerves vegyületek építik fel, az életjelenségek elképzelhetetlenek a szén nélkül.
A földön előforduló szénvegyületek:
karbonát-tartalmú kőzetek (mészkő, dolomit), fosszilis szén- és olajtermékek (szén, kőolaj), élőlények, humusz, levegőben, vízben lévő szén-dioxidok stb. 78
Biológiai szénciklus
79
Szénformák
A biológiai szénciklus első lépése a szén-dioxid (CO2) fixálása a növények révén, azaz a szervetlen szén szerves szénné történő átalakítása a fotoszintézis révén.
A hosszabb ciklus során az élő szerves szén az élőlények elhalása után, a bakteriális bomlás révén alakul vissza szén-dioxiddá.
Ez a visszaalakulás történhet aerob – oxigént igénylő – és anaerob – oxigénmentes – úton.
Anaerob úton a szerves szén egy része metánná redukálódik. 80
Szénformák
A természetes vizekben a szerves szénnek szervetlenné történő visszaalakulása – ásványosodás – oxigént igényel, s így befolyásolja a rendszer oxigénegyensúlyát.
Ha túl nagy a szerves széntartalom, az a természetes rendszer oxigéntartalékát elvonja, és oxigénhiány következik be. 81
VI. Egyéb szervetlen anyagok:
Cián-vegyületek: Ezek a csatornamunkásoknál jelentenek komoly kockázatot, már igen kis töménységben is, nagyobb töménységben pedig a biológiai tisztítási folyamatokat gátolják.
Nehézfém szennyezők: (pl. réz, kadmium, cink, króm, stb.) •
Ezek a biológiai tisztítási folyamatokat komolyabban veszélyeztetik, ugyanis már igen kis töménységben is rontják a tisztítási hatásfokot.
•
A szennyvizek tisztítása után is benne maradnak a vízben és a befogadó felszíni vagy talajvízbe jutva ott fejtik ki káros hatásukat.
•
Ma már az ipari országokban lévő nagyobb folyóvizek mindegyikében megtalálhatók kisebb-nagyobb töménységben a legkülönbözőbb nehézfémek. 82
Egyéb szervetlen anyagok:
Gázok: A szennyvízben lévő, vagy ott keletkező gázok közül egészségügyi szempontból a kénhidrogén (H2S) fontos. Ennek szintén zárt terekben, a csatornákban van jelentősége, ahová az iparból juthat, vagy a csatornában a megindult rothadás révén keletkezik. A kén-hidrogén erősen mérgező gáz. Veszélyességét fokozza, hogy még nem veszélyes, kis mennyiségben belélegezve, teljesen eltompítja a szaglást, így a nagyobb töménységet nem vesszük észre. 83
VII. Mikroszervezetek:
Ezeknek egészségügyi szempontból van nagy jelentősége. Idetartoznak a baktériumok és vírusok, valamint az előbb említett bélférgek.
A baktériumok közül legveszélyesebbek a Coleravibro(k), melyek a járványos kolera megbetegedéseket okozzák.
Ma már kisebb mennyiségben, de azért állandóan jelentkeznek a szennyvizekben a Salmonella(k). Ezek életképessége elég nagy, folyóvizekben a szennyvíz bevezetésétől sok km távolságban is ki lehet mutatni még őket, a tavakban pedig több hétig megélnek. 84
Mikroszervezetek:
Legnagyobb számban a coli-féleségek vannak jelen a szennyvizekben. A vizet a kóliliter és a kóliszám alapján minősítik. A kóliliter: az a legkisebb vízmennyiség ml-ben, amelyből a kólibaktérium kitenyészhető. Minél nagyobb mennyiségű víz szükséges a kitenyésztéshez, annál tisztább a víz.
Az emberi ürülékkel távozó vírusok közül a legsúlyosabb járványokat a májgyulladást okozó hepatítis vírusok okozzák.
A szennyvizekben előforduló számos parazita közül Magyarországon az orsóféreg, az Ascaris, az ostorosféreg, a Trichuris és a galandféreg, a Taenia fordulnak elő leggyakrabban. 85
SZENNYVIZEK SZÁLLÍTÁSA, CSATORNÁZÁS
86
Csatornázás
A csatornázás feladata: a települések házi szennyvizeinek, az ipartelepek és üzemek ipari szennyvizeinek, valamint a csatornázott területre jutó csapadékvizek közegészségügyi követelményeknek megfelelő összegyűjtése, szállítása, tisztítása és a tisztított szennyvíz elhelyezése.
A csatornázás létesítményeinek összességét csatornázási műnek nevezzük. Ez a csatornahálózatot, a szivattyútelepet és a szennyvíztisztító telepet foglalja magába. 87
Csatornázás A csatornázási művek osztályozása
A működtetést befolyásoló műszaki-gazdasági szempontok és a szennyvíz elhelyezésének viszonyai alapján alapvetően két típust különböztethetünk meg: Egyesített
rendszerű csatornázási mű Elválasztott rendszerű csatornázási mű 88
1. Egyesített rendszerű csatornázási mű
Ez mindenféle szennyvizet a csapadékvízzel együttesen azonos csatornahálózatba gyűjt össze és vezet a tisztítótelepre (1. ábra).
Akkor létesíthető ilyen rendszer, ha: A különböző szennyvízféleségek együttes mechanikai és biológiai tisztítása előnyös, vagy lehetséges.
A közterület keresztszelvénye már olyan zsúfolt egyéb közművekkel, hogy nincs mód kettős csatornahálózatot építeni.
Sík településnél, ahol kellő esésviszonyok hiányában az elválasztott rendszerű csatornák közül főleg a szennyvízcsatorna eldugulási veszélye nagy.
A befogadó terhelhetősége és hozama nagy, így a biológiai tisztítás elkerülhető. 89
Csatornázás
1. ábra Egyesített rendszerű csatornázási mű
90
Az egyesített rendszerű csatornázási mű előnyei:
A csatorna szelvénye viszonylag nagyobb.
A csapadékos időszakban jelentős a csapadékvíz mennyisége, aminek következtében a lebegőanyagok lerakódásának, a szelvény eldugulásának a veszélye csökken.
A csatornahálózat csapadék hatására bekövetkező természetes öblítődése mind közegészségügyi, mind műszaki szempontból kedvező.
Csak egy bekötőcsatorna szükséges az épületek telekhatáron kívül haladó közcsatornába való bekapcsolásához. 91
Az egyesített rendszerű csatornázási mű hátrányai:
Viszonylag nagyobb méretű csatornát kell a pincék, alagsorok, stb. szennyvizeinek elvezetése miatt legalább 2,5-3 m mélységre telepíteni.
A zártszelvényű csatornahálózatot gazdaságossági okokból a maximális csapadékvíz-mennyiségnél kisebb mennyiségre méretezzük.
Emiatt a víz a csatornákban néha visszaduzzad, s az épületek mélyebben fekvő helyiségeit eláraszthatja. 92
2. Elválasztott rendszerű csatornázási mű:
A szennyvizeket és a csapadékvizet független hálózatba vezeti (2. ábra).
egymástól
Akkor létesíthető ilyen rendszer, ha: A befogadó vízhozama és terhelhetősége csekély, mert ilyenkor nagyfokú biológiai tisztításra van szükség.
A tisztítás fokának növelése azonban a szennyvíztisztító telep beruházási és üzemeltetési költségeinek növekedését eredményezi.
93
Elválasztott rendszerű csatornázási mű
Ilyenkor a tisztítandó víz mennyiségének csökkentése a cél, ami elsősorban a csapadékvíz tisztítótelepről való távoltartása, vagyis az elválasztó rendszer létesítése révén érhető el.
A csatornázandó terület és a befogadó mértékadó vízállása között olyan a szintbeli különbség, ami a csapadékvizek átemelés nélküli, a terepszinthez közel fekvő zárt csatornahálózatban való összegyűjtését és elvezetését teszi lehetővé.
A csatornázandó település a befogadó vízfolyás mellett hosszan terül el, mert ekkor a csapadékvizek több helyen közvetlenül bevezethetők a vízfolyásba. 94
Csatornázás
2. ábra Elválasztott rendszerű csatornázási mű
95
Csatornázás
Az elválasztott rendszerű csatornázási mű előnye: A hidraulikailag jól méretezett szennyvízcsatorna hálózatban visszaduzzadás nem fordulhat elő.
Az elválasztott rendszerű csatornázási mű hátránya: Két csatorna számára kell helyet biztosítani, ami különösen keskeny úttest alatt jelenthet gondot, ha rajtuk kívül még egyéb, különböző célú vezetékeket is el kell helyezni.
96
A csatornázási rendszerek további csoportosítása
A szennyvíz csatornahálózaton belüli áramlási viszonyait tekintve gravitációs és kényszer áramoltatású csatornákat különítünk el. A gravitációs csatornákban a szennyvíz a gravitációs erő hatására az esés irányában mozog, míg a kényszer áramoltatású csatornák esetében megkülönböztetünk nyomócsatornát, ahol a csatornahálózatra telepített átemelők biztosítják a szennyvíz továbbjuttatását. A kényszer áramoltatású rendszerek közé tartozik a több átemelős csatornarendszer, a nyomócsatorna rendszer mellett, ahol a hálózat egyes szakaszain a fajlagos kis lejtés miatt szükség van több átemelő beépítésére. A nyomás vagy vákuum alatt működő csatornák alkalmazása a magas kivitelezési és üzemeltetési költségek miatt csak speciális esetben kerül alkalmazásra. 97
A csatornázási rendszerek további csoportosítása
A csatornahálózat keresztszelvény kialakítása alapján nyílt felszíni árokhálózat, felszín közeli zárt csatornahálózat, zárt csatornahálózat és mély csatornahálózat kerülhet kialakításra.
A nyílt szelvényű felszíni árokban csak csapadékvíz és biológiailag tisztított szennyvíz vezethető, a környezetre veszélyes szennyvizeket csak zárt csatornahálózatban szabad vezetni.
A csatornahálózatba bevezetett szennyvizeket eredet szerint házi vagy háztartási szennyvizekre és ipari szennyvizekre lehet osztani.
A két szennyvíztípus a háztartások vegyszerfelhasználásának növekedésével, illetve a helyi ipari víztisztítás fokozódásával minőségileg közelít egymáshoz. Ezen túl az egyesített rendszerekbe locsolóvizek, öntözővizek, talaj és forrásvizek, csapadékvizek is bekerülhetnek. 98
Szennyvízszállítás és átalakulás a lakossági szennyvíz-rendszerekben
99
A közcsatorna (rendszer) a biológiai átalakulások rendkívül komplex környezetben folynak:
A szennyvízben mind a szennyező komponensek, mind a mikroorganizmusok időben és térben eltérő és változó széles skálája van jelen.
A mikrobiológiai folyamatok egyidejűleg a rendszer különböző fázisaiban - szuszpendált vizes, biofilm, üledék és a gáz fázissal érintkező csőfal felület - játszódnak le.
A mikrobiológiai folyamatok előrehaladása egyidejűleg a különböző fázisok kapcsolatával valósul meg, miközben fázisonként is gyakran változó aerob és anaerob körülmények alakulnak ki.
A tápanyagok kicserélődése (mind az elektron donor szerves anyag, mind az elektron akceptorok - oxigén, nitrát), valamint a mikroorganizmusok kicserélődése ezek között a fázisok között folyamatos. 100
A csatornahálózat méretezése
A csatornahálózat méretezésénél figyelembe kell venni az adott területről lefolyó szennyvíz mennyiségét.
A csatornahálózaton egy nap alatt lefolyásra kerülő házi szennyvíz mennyisége kevesebb, mint a területen, ugyanazon a napon elfogyasztott vízmennyiség. Az elfogyasztott vízmennyiség egy része ugyanis öntözővízként, locsolóvízként stb. kerül felhasználásra.
A felhasznált víz mennyisége függ a terület beépítési szerkezetétől attól, hogy kertes beépítésről, vagy blokkos lakóépületekről van-e szó. 101
A csatornahálózat méretezése
A lefolyásra kerülő szennyvíz mennyisége a nap különböző óráiban ciklusosan változik. Ez függ a lakosság szokásaitól, illetve az ingázók számától az adott településen.
Általában 150 l/lakos/nap szennyvízmennyiséggel kell számolni, ahol a számításba veendő lefolyási idő 14 óra.
A vidéki városokban, illetve azokon a területeken, ahol a fürdőszoba ellátottság esetleg kisebb, a szennyvíz mennyisége, 100 l/lakos/nap és a lefolyási idő 12 óra. 102
Csatornázás
A csatornahálózat kialakításának fő célja, hogy a szennyvizet és a csapadékvizet minél rövidebb idő alatt vezesse el a területről, mert különben a szennyezőanyagok már a csatornahálózatban elkezdenek lebomlani.
1.
A csatornahálózat az épületek belsejéből, üzemek, ipartelepek területéről indul ki és ezt belső hálózatnak nevezzük.
2. A közterületre eső része az ún. közterületi hálózat. Ez utóbbi a szennyvíztisztító telepen, illetőleg a befogadó helyén ér véget. 103
Csatornázás A belső csatornavezetékek sorolhatók:
két
csoportba
Házicsatorna:
az épületek, ingatlanok telekhatáron belüli csatornahálózata.
Házi
bekötőcsatorna: már a közterület alatt fekvő csatornaszakasz, amely a szennyvizeket az épületekből, az ipartelepekről az ingatlan határvonalától az utcai közcsatornába vezeti.
104
Csatornázás A közterületi szennyvízcsatorna-hálózat következő felépítésű:
a
A mellékcsatorna: az egyes utcák szenny- ill. csapadékvizeit vezeti el.
A mellékgyűjtő-csatorna: a csatornázandó terület egy-egy nagyobb részét vízteleníti.
A főgyűjtő-csatorna: a mellékgyűjtők szenny- ill. csapadékvizeit veszi át vagyis az egész csatornázandó területet vízteleníti. 105
Csatornázás
A hálózathoz tartozik még: záporkiömlő csatorna: amely a záporok idején a csapadékvízzel túlterhelt csatornák vizének egy részét közvetlenül a befogadóba vezeti, tehát az alatta lévő csatornahálózatot tehermentesíti.
A
víznyelő bekötőcsatorna: a járdaszegély mellett elhelyezett, a járdát és az úttestet víztelenítő víznyelő levezető csatornája. Ennek zavartalan működése a közlekedés és az úttest védelme szempontjából különösen fontos.
A
106
A csatornahálózat építése
A csatornahálózat tervezésekor ugyanúgy, mint a vízvezetéki csőhálózatnál a hidraulikai és szilárdsági méretezés mellett figyelembe kell venni: vízszintes és magassági vonalvezetést, más műszaki szempontokat, végül a gazdaságossági követelményeket. a
107
A csatornák helyszínrajzi és mélységi kialakítása:
A csatornahálózatban a víz általában gravitációs úton halad, így mind a vízszintes, mind a függőleges vonalvezetés gondos megtervezése különösen fontos.
A helyszínrajzi vonalvezetés tervezésekor arra kell ügyelni, hogy a főgyűjtő lehetőleg az egész terület súlyvonalában, a legsűrűbben lakott területen keresztül, a terep legmélyebb részén haladjon.
A mellékgyűjtők és mellékcsatornák az úthálózatnak, illetve a terep esésének megfelelően fektetendők. 108
A csatornák helyszínrajzi és mélységi kialakítása:
A csatornahálózat tervezéséhez a településrendezési tervekkel való messzemenő összehangolás szükséges, hiszen a csatornahálózatot 50-100 évi időtartamra építjük.
A hálózat cseréje, szerelvényeinek, átemelő-telepeinek bővítésem nem várt új területek meglévő hálózatba való bekötése sok nehézséget, nagyon tetemes költséget jelentő feladat. A közcsatorna általában az úttest tengelyvonalába kerül. Közúti villamosvasút alá közcsatornát nem célszerű helyezni.
Széles útvonalon vagy kettős kocsiúton a csatornahálózatot az úttest két oldalára célszerűhelyezni. 109
A csatornák helyszínrajzi és mélységi kialakítása:
Elválasztott rendszer esetében a szennyvízcsatorna a csapadékvíz-csatornával párhuzamosan halad, olyan mélységben, hogy a házi csatornák közcsatornába való bekötését a csapadékvíz-csatorna ne akadályozza.
A csatornák elhelyezésekor más közművekhez való helyzetét is meg kell vizsgálni. Újabban egyre inkább teret hódít a közműalagút.
A mélységi elhelyezésnél arra kell ügyelni, hogy a hálózat lehetőleg átemelés nélkül, tehát gravitációsan szállítsa el az épületek legalsó helyiségeiből is a szennyvizet, ha erre nincs mód átemelő-telepet kell beiktatni. 110
A csatornahálózat: A hálózat egésze több elemből, több létesítményből áll:
Közcsatorna-hálózat:
Utcai közcsatornák Mellékgyűjtők Gyűjtőcsatornák Főgyűjtőcsatornák (A gyűjtőkbe és a főgyűjtőkbe általában házi közvetlenül nem kapcsolnak be.)
bekötéseket
Különleges rendeltetésű csatornák:
Házi bekötőcsatornák Víznyelő bekötőcsatornák Záporkiömlők, vészkiömlő csatornák 111
A csatornahálózat tartozékai: Bekötések Aknák
Víznyelők Csatlakozások, elágazások Zsír-, benzin- és olajfogók
A csatornahálózat műtárgyai: Keresztezések Zápor- és vészkiömlők
Kitorkolások Csatornahálózati zsilipek Átemelők Csapadékvíz tározók Szennyvíztározók 112
A csatornahálózattal szemben támasztott követelmények:
A csatornahálózattal szemben támasztott követelmények műszakiak és gazdaságiak, amelyek egymással összefüggenek.
1. Műszaki követelmények:
Vízállóképesség: ezt a keresztszelvény belső méretei, az esés és a belső felületének súrlódási tényezője befolyásolja.
Erőtani biztonság: a csatornák szelvényét négy külső erőhatás figyelembevételével kell méretezni:
A csatorna fölött haladó járművek terhelése. A csatorna fölötti földréteg súlya. A földnyomás. A külső víznyomás.
113
Műszaki követelmények:
Vízzáróság: egyrészt meg kell akadályozni, hogy a szennyvíz a hálózatból a talajba juthasson (exfiltráció), másrészt pedig a talajvíz ne juthasson be a hálózatba (infiltráció).
Koptatási ellenállás: ilyen jellegű rongálást a vízben lévő hordalék okoz, a hatás nagysága a hordalék anyagától és a vízsebességtől függ. A megelőzés érdekében kopásálló anyaggal kell burkolni a csatorna oldalát és fenekét. 114
Műszaki követelmények:
Korrózió elleni védelem: külső korróziós károkat a talaj, ill. a talajvíz szulfát-tartalma és egyéb a csatorna anyagát megtámadó vegyi anyag okozhat. Belső
korróziót pedig a levezetett szennyvíz sav-, szulfát- vagy más agresszív anyag tartalma, illetve az esetlegesen beszivárgó talajvíz okozhat. ellenállóképességet a felület kezelésével, szigetelésével vagy korrózióra érzéketlen szerkezeti anyag használatával lehet megakadályozni.
Az
115
Műszaki követelmények:
Élettartam: a csatorna anyagát és építésmódját úgy kell megválasztani, hogy a hálózat élettartama legalább 50 év legyen.
Tisztíthatóság: ezt a lerakódott hordalék, a szennyvíziszap mennyisége, minősége valamint a tisztítási mód határozza meg.
Javíthatóság: a költségek nagyságát befolyásolja, hogy a kérdéses csatornaszakaszt belülről lehet-e javítani, vagy fel kell-e bontani. 116
2. Gazdaságossági követelmények:
A gazdaságos csatornázásban a hálózat szerepe igen nagy, mert a teljes állóalapértékből nagy hányad jut a hálózatra.
A csatornahálózat egy lakosra jutó építési költsége többszöröse a vízcsőhálózat költségének, a gazdaságosságnak ezért különös jelentősége van. 117
A hálózat gazdaságosságát több és összetett tényező befolyásolja (csatornázási rendszer, terep, altalaj, talajviszonyok, építési mód, stb.), de alapvetően két fő tényező határozza meg:
•
A fajlagos építési költség (a csatornázási rendszer, terepviszonyok, a befogadó távolsága, átemelt vízmennyiség, szennyvíztisztítás foka határozza meg).
•
Üzemeltetési költség (tisztítás, karbantartás, stb., de bevételt jelent a csatornahasználati díj.)
118
A hálózat anyaga és megválasztásának szabályai: A csatornahálózatot háromféle módszerrel építik: Előregyártott Teljes
csőelemekből.
szelvényében a helyszínen.
Részben
a beépítésével.
helyszínen,
előregyártott
elemek
119
A felsorolt építési módoknál alkalmazott anyagfajták a következők:
Előregyártott csőelemekből:
Kőanyag Beton Vasbeton Azbesztcement Acél Műanyag
Teljes szelvényében a helyszínen, részben a helyszínen, előregyártott elemek beépítésével:
Beton Vasbeton Klinkertégla 120
A korszerű építéstechnológia minden munkaterületen az előregyártott elemekkel való építési módszereket helyezi előtérbe.
A csatornaépítésnél is arra törekszenek, hogy megfelelő minőségű csövek gyártásával új, teljesítőképes építőgépek alkalmazásával a nagyobb méretű (150-200 cm átmérőjű) csatornákat is előregyártott csövekből építsék meg.
Ennek gazdasági előnyei is vannak. 121
A szerkezeti anyagok rövid jellemzése:
Kőanyag:
A kisebb keresztmetszetű csatornák legrégebbi anyaga.
A kőanyag csöveket képlékeny, mészmentes anyagból, kétszeres égetéssel készítik. Az első égetés után kőmázzal látják el.
Agresszív anyagokkal szemben ellenálló.
Az anyag rideg, könnyen csorbul, reped, szilárdsága gyengébb, mint a betoncsöveké.
Elsősorban ipari szennyvizek levezetéséhez használják. 122
Beton: 80’-as évek végéig az előregyártott csatornák elterjedt anyaga volt, olcsó, könnyen kezelhető.
A
műanyag csövek megjelenésével ≤ 500 mm alatt nem jellemzőek, de a kb. ≥600 mm feletti csövek esetében az acél csövekkel karöltve még mindig nagyon népszerűek. Csapadékvíz elvezetésben még használatosak.
A
Kör
és tojásszelvényűek. Az elemek hossza 1,5-2 m.
korróziónak nem áll ellen, korróziója az elmúlt évtizedekben felgyorsult, a változó szennyvízösszetétel-, és környezeti körülmények következtében.
A
123
Beton szennyvízcsatornák korróziója:
Ha az áramlás lassú és a szennyvízben sok a zsírtartalmú szennyezőanyag, akkor ezek hajlamosak a csatornafalhoz tapadni.
Így a mikroorganizmusok a csatorna falán táplálékot találnak, azaz elszaporodnak.
A szulfát-redukáló baktériumok a szulfátokban lévő kötött oxigént hasznosítják, a zsírokat lebontják, végtermékként pedig kénhidrogén (H2S) keletkezik.
Ezáltal a szennyvíz pH-ja csökken. Ilyen pH-n a ként oxidáló baktériumok (thiobaktériumok) a kénhidrogént oldott oxigén jelenlétében kénsavvá oxidálják, az alábbiak szerint:
H2S + 2 O2 = H2SO4 124
3. ábra A betoncsatornákban lejátszódó folyamatok, biogén kénsavkorrózió
A keletkező kénsav a betoncsatornák mésztartalmával kálcium-szulfátot képez, így a csatorna elveszti eredeti szilárdságát. 125 Különösen erőteljes ez a folyamat a meleg éghajlati viszonyok mellett.
A korrózió elleni védekezés eszközei:
A védendő felület kezelése. A felületen valamilyen védőréteg kialakítása. A csőfal egész anyagának korrózióállóvá tétele.
Egyéb védekezési lehetőségek: A szennyvíz gyors levonultatása. Korrózióálló csatornaanyag alkalmazása. Vegyszeres kezelés (kénhidrogén keletkezésének megakadályozása). A csatorna szellőztetése. Zsír- és olajfogók alkalmazása
126
Azbesztcement: Drága
csőanyag, ritkán használják.
utcai
közcsatornákban
alkalmazzák, ha a szennyvíz talajba jutását teljes biztonsággal meg akarják akadályozni.
Akkor
127
Műanyag csatornacsövek:
PVC, PE, PP csövek: kis sűrűségük (0,9-1,4 g/cm3) miatt alacsony súlyúak, vegyszerállóak, nem korrodálnak. A PVC csövek nagy szilárdságúak, de ridegebbek; a PE csövek kisebb szilárdságúak, de rugalmasabbak. 60-100 C-ig hőállóak, +5--10C körül ridegedni kezdenek, de melegedéskor újra felveszik eredeti alakjukat.
ÜPE: üvegszál-erősítéses poliészter: társított műanyag rendszer, mely a hőre keményedő (duroplaszt) műanyagok családjába tartozik.
128
A csatornahálózat építése:
A csatornák építését ún. szalagszerű, folyamatos építési módszerrel végzik.
A csatorna hosszában az egyes munkafázisok elvégzésére időbeli eltolással kerül sor, így a csatorna mentén minden munkafázis egyszerre látható (4. ábra).
A munkát a csatornaszakasz legmélyebb pontjánál kezdik el és innen haladnak felfelé.
129
4. ábra Csatornaépítés munkálatai
130
A kialakítás fázisai: 1.
Munkaárok készítés: függ a csatorna méretétől, a talajtól és a talaj adottságaitól, gazdasági tényezőktől, stb.
2. Munkaárok víztelenítése: ha a csatorna fenékszintje a talajvízszint alá kerül, akkor a víztelenítés is szükséges. 3. A csőelemek lefektetése: ez lehet előregyártott, vagy a helyszínen kialakított elem (téglából falazással). 4. Az elemek összeillesztése: csőkötések kialakítása (merev, plasztikus és rugalmas kötések). 5. Befejező munkálatok: a kész csatornát a munkaárok betöltése előtt kipróbálják, azaz nyomáspróbázzák. 131
Árokásás nélküli vezeték építése: Az ilyen csőfektetés módszeri aszerint csoportosíthatók, hogy a talajon milyen eljárással juttatják keresztül a vezetéket: 1. Hidraulikus módszerek:
hidraulikus átszúrás hidraulikus átsajtolás
2. Vibrációs módszerek:
vibrációs átszúrás vibrovákuumos átsajtolás
3. Vízsugaras áthajtásos módszer 4. Vízszintes talajfúrásos módszer
Ezek a módszerek a szükséges földmunkák mennyiségét 30-95 %kal csökkentik. 132
A csatornázási mű
133
A csatornázási mű üzemének sajátosságai: A csatorna a szennyvizet gravitációs úton szállítja.
A hálózat szelvényeinek méretei leginkább: a természeti adottságoktól (domborzat, beépítettség, stb.) és az időjárás viszonyaitól függenek.
illetve
csapadékvizet
talaj
A csatornázás szorosan kapcsolódik a közúthálózathoz, mert a víznyelőkön keresztül érkező csapadékvizeket is el kell vezetnie. 134
5. ábra
Debrecen csatornatérképe
135
A debreceni csatornahálózat
Debrecenben a meglévő közcsatorna hálózat 410,4 km, ennek 70%-a korszerűtlen egyesített, 30%-a elválasztott rendszerű.
Hosszas előkészületek után 1823 tavaszán a Miklós utca végén megépült az első boltozatos csatornaszakasz.
A bekötőcsatornák hossza 226 km. Az elmúlt 5 év folyamatos csatornaépítési beruházásai mellett is csak 73%-os csatornázottsági arányt sikerült elérni.
Vízbázisvédelmi és közegészségügyi szempontok miatt rendkívül fontos a város keleti, délkeleti, déli területén az elválasztott rendszerű szennyvíz-elvezető hálózat kiépítése. Az itt élő 55.000 fő szennyvizének elvezetése 134 km főgyűjtő és 37 km bekötő csatorna építésével oldható meg 33,5 millió eurós költséggel. 136
A debreceni csatornahálózat
Az egyesített rendszerű csapadékvíz elvezetésre is használt csatornahálózat szétválasztásával megakadályozható a jövőben, hogy esőzéskor a záporkiömlőkön keresztül a szennyvíz tisztítás nélkül felszíni vízfolyásba kerüljön.
29,8 km egyesített rendszerű csatorna szétválasztásával jelentős tehermentesítést kap a szennyvízgyűjtő rendszer. A munkálatok bekerülési költsége 6,4 millió euro.
Debrecen meglévő csatornahálózatának rekonstrukciója
A fejlesztések az érintett térség alapellátásán túl az ellátás színvonalának javítását is biztosítja. Sor kerül a 63 km belvárosi csatorna rekonstrukciójára részben feltárással, részben feltárás nélküli (NO-DIG) technológiával. A munkálatok bekerülési költsége 18 millió euro. 137
A hálózat fenntartása: hogy a csatornában bizonyos fokú öntisztulás végbemenjen (a lerakódott szennyező anyagok eltávozása) és ne következzék be dugulás a víz áramlási sebességének egy minimális szintet el kell érnie.
Ahhoz,
mellett a csatornahálózat tisztításáról is gondoskodni kell.
Mindezek
rendszeres
történhet kézi vagy gépi erővel. Munkavédelmi okokból a kézi tisztítás nem előnyös, bár gazdaságilag kedvezőbb.
Ez
138
A tisztítás folyamata:
Az iszap fellazítása, felvágása.
Az iszap szállítása a tisztító aknáig.
Az iszap kitermelése, szállítóeszközre rakása és elszállítása.
A csatornatisztítás korszerűbb módja a vízöblítéses módszer. Ennek a teljesítménye lényegesen nagyobb, mint a kézi tisztításnak. 139
Alkalmazásának feltételei:
A csatorna legalább 2 m mélyen legyen.
Ne legyen ellentétes irányú esése.
Az iszap ne legyen túlságosan kemény.
A csatorna és az aknák legyenek jó állapotban, hogy a víz a talajba jutva el ne áraszthassa a közeli épületek alsó helyiségeit.
100 m-es körzetben tüzicsap vagy közkút álljon rendelkezésre megfelelő nyomású és mennyiségű vízzel. 140
Mindezek
mellett fontos a rendszeres karbantartása is.
csatornahálózat
A rongálódások származhatnak mechanikai, vegyi vagy szilárdságtani hatásokból.
A belső rongálódásokat főleg a savas vizek, éles hordalék és a csatornában fejlődő kénhidrogén (H2S) okozza.
A külső rongálódások oka az agresszív talaj és talajvíz. 141
A (MŰVI) SZENNYVÍZTISZTÍTÁS ELJÁRÁSAI
142
A szennyvíztisztítás feladata, hogy fizikai, biológiai vagy kémiai módon eltávolítson minden káros és hátrányos anyagot a kezelésre kerülő szennyvízből.
Ha ez a tevékenység eredményes, akkor nemcsak a szennyezésből eredő károk maradnak el, hanem a víz visszanyeri eredeti értékét és újra hasznosíthatóvá válik.
143
A szennyvizekben lévő anyagok ugyanis a vízben szennyező anyagok de a víztől elkülönítve különkülön értékesíthetők lehetnek.
Például a szennyvíziszapból előállított B12-vitamin, a fenolos szennyvizekből kinyert fenol, de számos szénhidrát, aminosav stb. is van a házi szennyvizekben. Ezeket legegyszerűbb természetes trágyázásra felhasználni, ami a mezőgazdasági termelést növeli.
Az előtisztított szennyvizet megfelelő hígítással halastavakba vezetve, szintén hasznosíthatók a benne lévő anyagok.
A szerves szennyező anyagok elégetve hőenergiát szolgáltatnak. Az elégetés során felszabaduló víz minősége megközelíti a desztillált víz minőségét. 144
Mindezek a hasznosítások azonban ma még csak részben megoldottak, de nem vitatható, hogy az emberiség szaporodása és az állandó növekvő vízhiány ezekbe az irányokba fogja terelni a szennyvizek tisztítását.
A jelenleg alkalmazott szennyvíztisztítási eljárásoktól egészségügyi szempontból csak azt lehet megkívánni, hogy biztosítsák az elérhető legnagyobb tisztítási hatásfokot, ami igen szakszerű és gondos karbantartást és kezelést igényel.
145
Kockázatot jelentenek a szennyvízkezelés során a levegőbe jutó szennyezések.
Szerepet játszanak ebben a rovarok, melyek a tisztító telepen fertőződnek és ezt a fertőző ágenst nagy távolságra magukkal vihetik.
A levegőztető berendezéseknél nagyszámú mikrocsepp kerül a szennyvízből a levegőbe, amit a szél visz magával.
146
Technológia, eljárások, műveletek:
A szennyvíztisztítás különféle - fizikai, kémiai illetve biológiai jellegű – eljárások és azokon belül is sok-sok művelet sorozata.
Amikor több eljárást alkalmazunk valamilyen termék előállítására, eljárások kombinációjáról, röviden technológiáról beszélünk.
A szennyvíztisztítás megtisztított víz.
Az eljárások kémiai (biokémiai) változásokat idéznek elő, a műveletek maguk mindig fizikai jellegű beavatkozást valósítanak meg.
technológiájában
a
termék
a
147
A szennyvíztisztító berendezések működése szerint megkülönböztetünk: Mechanikai Biológiai Kémiai
Egyéb
szennyvíztisztítást.
148
Csoportosítás másként:
Az elsődleges tisztítás célja a durva szennyeződések eltávolítása, illetve a lebegőanyagok kivonása.
Ezt a tisztítási eljárást mechanikai tisztításnak is nevezik, célja a szennyvíz biológiai tisztításra történő előkészítése.
Önállóan csak ritkán felel meg az innen kikerülő tisztított szennyvíz a befogadó által támasztott minőségnek.
149
Csoportosítás másként:
Másodlagos tisztítási fokozatra is szükség van, melynek célja a nem ülepíthető kolloidok és oldott szerves anyagok eltávolítása.
Ezt a tisztítást biológiai tisztításnak is szokták nevezni, mivel a tisztítás biológiai folyamatok révén következik be.
150
Csoportosítás másként:
A harmadlagos tisztítási fokozat a másodlagos tisztítás eredményeként létrejött sók, illetve a szennyvízben még megtalálható tápelemek (nitrogén, foszfor tartalmú vegyületek) eltávolítása.
Ezek a befogadóba bejutva alga túlburjánzást okoznak, amelynek eredményeképpen fellépő eutrofizáció következtében jelentős vízszennyezéssel lehet számolni.
A tápanyagok eltávolítása módszerekkel történhet.
kémiai
és
biológiai
151
Mechanikai szennyvíztisztítási eljárások
152
Mechanikai tisztítás:
A mechanikai tisztításnál közismert, hogy a fizikából ismert törvényszerűségeket hasznosítjuk, vagyis a szennyvízből ráccsal, szitával kiszűrjük vagy ülepítéssel visszatartjuk azon anyagokat, amelyek ilyen módon kiválaszthatók.
Az ülepíthetőségnek van itt lényeges szerepe, mert elvileg a kolloid nagyságnál nagyobb lebegőanyagok mechanikai módszerrel visszatarthatók.
A gyakorlatban mégsem követjük ezt, mert a teljes ülepítéshez 10-20 órás ülepítési időre van szükség. 153
Mechanikai tisztítás:
Ezért vezették be az ülepíthető anyagok fogalmát, amellyel azon anyagok visszatartását biztosíthatjuk, amelyek 2 óra alatt – álló vízben, vagy gyakorlatilag állónak tekinthető mm/sec vagy az alatti sebességgel mozgó szennyvízből – kiülepíthetők.
Gyakorlatilag 2 óra alatt a szennyvízben lévő lebegőanyagok 80 %-a leülepszik, de további mennyiség már igen lassan válik ki.
E tisztítás során tehát a szennyvíz, illetve a benne lévő anyagok nem változnak meg, csupán a szennyvíztől való elválasztás biztosítja a tisztítást. 154
A mechanikai eljárások csoportosítása: szűrés (rácson, szitán, homokszűrők, kőfogók), ülepítés, sűrítés centrifugálás flotálás, adszorpció speciális módszerek
155
I. Szűrés 1. Szűrés rácson:
A szennyvízben úszó 10 mm vagy annál nagyobb terjedelmű lebegőanyagok visszatartását biztosítják, aszerint, hogy a rácspálcák távolsága milyen értékű, illetve milyen előtisztítást kívánunk megvalósítani.
A rácsok feladata:
A rács mögötti technológiai berendezések megvédése nagy méretű vagy tömeges uszadék által okozott mechanikai rongálódástól (eldugulás, eltömődés, stb.).
A további mechanikai, biológiai, kémiai vízkezelési műveletek tehermentesítése.
A rácsszemét külön kezelési útra terelése.
156
A rácspálcák távolsága alapján ismert: Finomrács
(50 mm alatt) Durvarács (50 mm felett) Az elhelyezés szerint ismert: Függőleges Ferde
rács
rács
A durvarácsokat általában a finomrácsok védelmére alkalmazzuk, nagyobb városi vagy egyesített rendszerű csatornázású településeknél. 157
6. ábra Gépi íves rács
158
2. Szűrés szitán:
A 10 mm alatti szemcseméretű szennyeződés szűrésére inkább szitákat célszerű alkalmazni. Ekkor a kétféle rács nyílásközei átfedik egymást.
A szennyvíztisztítási és szennyvíziszap-kezelési technológiában a szitaszűrőt (illetve szövetszűrőt) a következő esetekben használják:
Biológiai tisztítás után harmadlagos tisztítási eljárásként (mikroszűrők).
Az iszap víztelenítésére (vibrációs szűrők) kondicionálás után.
Kivételes esetekben szennyvízátemelő védelmére (szűrőtartályok).
szivattyúk 159
A szitaszűrők a szűrőelem alakja szerint lehetnek: ívsziták, síksziták, szalagszűrők, dobszűrők A szűrőelem helyzete szerint megkülönböztetünk: álló szitaszűrőket és mozgó szitaszűrőket (állandóan vagy időszakosan mozgók). A szűrőelem lyukmérete szerint általában két csoportra oszthatók: 0,1 mm-nél nagyobb lyukméret (közönséges szitaszűrők) és 0,1 mm-nél kisebb lyukméretű (mikroszűrők). A szitaszűrők tisztítási módja kézi, mechanikai vagy hidraulikus lehet, de ismeretesek kombinált mechanikai és hidraulikai tisztítással működő berendezések. 160
Szitaszűrők bemutatása, azok működése: a., Ívszita:
Átmenetet jelent a rácsok és a sziták között. Az ívszitán a hullámosított pálcák tengelye vízszintes és ezek egymás alatt úgy vannak elhelyezve, hogy egy íves felületes képeznek.
A víz-szilárd anyag szuszpenzió felülről lefelé gravitációsan áramlik. Eközben a víz átfolyik a réseken, a szilárd anyag pedig egyre lejjebb sodródik és a szita alján eltávolítható.
0,1 mm nagyságrendbe eső mechanikai szennyezés eltávolítására alkalmas, így előülepítés nélküli szennyvíztisztítás esetében a legmegfelelőbb eszköz (7. ábra). 161
7. ábra: Ívszita (1: betáplálás, 2: adagolótartály, 3: öntisztító rács, 4: tartóállvány, 5: kiszűrt szennyeződés, 6: szűrlet)
162
b., Síkszita:
A kisebb teljesítményű víztisztító művekben a síkszitát alkalmazzák gravitációs vízáteresztéssel.
A síkszitát a szűrendő víz áramlási irányára merőlegesen vagy kissé ferdén helyezik el. A korrózióálló laposacél keretbe foglalt tábla a műtárgy oldalfalába erősített vezetősínben mozog.
A síkszitát kézi úton tisztítják, ekkor a szitát a vízszint fölé emelik. Alkalmazása csak közel állandó vízszint esetében célszerű.
A síkszitákhoz tartoznak a váltószűrők (keretes szűrők) és a tárcsás szűrők is. 163
c., Szalagszűrők:
A szalagszűrő egy felső hajtott kerékre felfüggesztett és két vízszintes tengelyre szerelt, fix körsínen, görgőkön körbejáró végtelenített szitaszalag vagy síkszitaelemekből álló lánc.
A felső, hajtott tengely forgása révén a szalagszűrő időszakosan vagy állandó, egyenletes sebességgel úgy mozog, hogy a nyersvíz felé eső ág felfelé irányuló mozgást végez.
A szűrő síkja vagy függőleges vagy enyhén dőlt. Leggyakoribb az az elrendezés, amely szerint a víz belülről kifelé szűrődik és a szalag hajtott tengelye párhuzamos a víz folyásirányával. A szűrőt a vízszint fölött, a felső görgő közelében tisztítják leggyakrabban hidraulikus tisztítási módszerrel.
A szalagszűrőket elsősorban nagyobb vízszint-ingadozású folyókra telepített vízkivételi művekben alkalmazzák és a folyók vízkivételi művének szívóoldalába, a szivattyúk elé építik be (8. ábra). 164
8. ábra: Szalagszűrő
(1: szűrőszalag, 2: hajtómotor és fogaskerék hajtómű, 3: felső, hajtott lánckerék, 4: öblítővezeték, 5: mosóvíz-elvezetés, 6: vészkiömlő) 165
d., Dobszűrők:
1: 2: 3: 4: 5: 6: 7:
A dobszűrők különféle finomságú szitahálóval borított palástú, nyitott vagy zárt forgatható szerkezetek, amelyeknek speciális típusai alakultak ki. Többnyire vízsugáröblítéssel tisztítják őket.
iszaplepény, mosóvíz, terelőgörgők, szállítószalag, feszítőhengerek, mosóvíz-elvezetés, víztelenítendő iszap
166
9. ábra: Lefutóvásznas vákuumdobszűrő
Rácsszemét kezelés:
A szennyvízrács által visszatartott anyag (rácsszemét) gyorsan bomló szerves anyag, önmagában is undort keltő, éppen ezért gépesített megoldású eltávolítása kívánatos.
Külön kell foglalkozni a szennyvízrácson visszamaradt rácsszemét kezelésével, amely önmagában nem ásványosítható el eredeti formájában, hanem csak aprítás után. Ilyen berendezés van pl. a budapesti Központ telepen, ahol aprítás után a rácsszemét fűtött rothasztókba kerül.
167
Az aprítóberendezések típusai: Aprítórácsok:
Ezek nem a rácsszemét külön útra terelését, hanem éppen a finomabb szemcséjű szennyezéssel együttes kezelését segítik elő. Általában függőleges tengelyű, hengerpalást kiképzésű rácsokból és vágóélrendszerekből állnak.
Használatos aprítóberendezés őrlőmalom is.
Aprítás nélkül csak elföldeléssel lehet a rácsszeméttől megszabadulni. Komposzt-telepre juttatás előtt is szükséges aprítani.
még
a
kalapácsos
168
A rácsszemét továbbítására szolgáló eszközök kiválasztása függ:
A tisztítórendszeren kívül a kezelési lánc további elemeinek technológiájától (préselés, elföldelés, rothasztás), távolság, szintbeli elhelyezkedés.
Ezek alapján ismeretes:
Úsztatott szállítás Csővezetékes, hidraulikus szállítás Szállítószalag Teherautó Az első két módszer a nagy nedvességtartamú szemét, míg a két utóbbi szárazabb anyagot tartalmazó rácsszemét továbbítására szolgál. 169
12. ábra Szállító csiga (a mechanikai szennyezés eltávolítására)
170
3. Homokszűrők:
A szennyvíztisztításban a szennyvíz és a benne levő lebegő anyag szétválasztására a gravitációs ülepítés után a homokszűrés a leggyakrabban alkalmazott eljárás.
A homokszűrés jellemző felhasználási módjai:
Csepegtetőtestes vagy eleveniszapos biológiai tisztítás után az ülepítőből elfolyó tisztított szennyvízben visszamaradó biológiai pelyhek eltávolítására,
A foszfát alumíniummal, vassal vagy mésszel való kicsapása után az elfolyó vízben maradó kémiai-biológiai pelyhek eltávolítására,
Önállóan fizikai-kémiai kezelésből vagy harmadlagos tisztítás után visszamaradó lebegő anyag eltávolítása. 171
II. Ülepítés, sűrítés
Az ülepítés feladata a lebegő-anyagmentes elfolyóvíz nyerése, a sűrítéssel pedig minél töményebb iszap elérésére törekszünk.
Adott ülepítő medencében az ülepítés és a sűrítés térben és időben egymás mellett végbemenő folyamatok, közöttük határozott válaszvonal nem húzható.
Az ülepítő berendezések: olyan műtárgyak, amelyekben a víz sebessége lényegesen lecsökken (max. 20 cm/s értékre) és ezáltal az adott szemcseátmérőjűnél nagyobb szennyeződések a medence fenekére ülepednek, ahonnan kotró- vagy elszívó berendezéssel eltávolíthatók.
0,1-0,2 mm-nél nagyobb szemcsék eltávolítására homokfogókat, a kisebbek eltávolítására pedig ülepítőket használunk. 172
1. Homokfogók: A homokfogók a szennyvíztisztításban a tisztítótelep rács mögött következő műtárgya (10. ábra).
A szennyvízben lévő ún. ballaszt anyagok (homok, kavics és más ásványi anyagszemcse) visszatartására szolgálnak, mert a homok nem rothadóképes ásványi anyag, tehát a szennyvíztisztító berendezésben való további kezelése terhes és felesleges.
A homok az iszapnál lényegesen nehezebb térfogatsúlyú, ezért a medencék fenekén gyűlik össze és azt feleslegesen elfoglalja.
Ezen kívül a gépészeti berendezéseket károsan koptatja, ülepítőés rothasztómedencéknél a fenéken való összetömörödés miatt a szennyvíziszap kieresztését megnehezíti, az iszapcső végét eltömi. 173
10. ábra Vízszintes átfolyású homokfogó lengőrostás homokkihordóval 174 (Dorr típusú)
11. ábra Homokfogó
175
A homok visszatartása gyakorlatilag ülepítéssel történik. A mozgó víz, s így a csatornába folyó szennyvíz is mozgási energiával rendelkezik és ezért képes a nála lényegesen nagyobb sűrűségű anyagokat magával sodorni, illetve szállítani.
Ha a víz sebességét olyan mértékig lecsökkentjük, hogy az már egy adott sűrűségű anyag továbbszállításához szükséges energiával nem rendelkezik, akkor az illető anyag a fenékre süllyed. 176
A homokfogásnál tehát a csatornában megkívánt minimum 60 cm/sec-os sebességet átlagosan 30 cm/sec-ra csökkentjük azáltal, hogy a csatornaszelvényt kiszélesítjük.
A jó homokfogónak feltétele, hogy az átfolyó szennyvíz szélső értékben is legkevesebb 25 cm, de legfeljebb 35 cm szélességnek megfelelő megválasztásával, valamint a homokfogó után beépített mérőszabályozó csatornával (Parshall-csatornával) biztosítjuk (13. ábra).
A homokfogóban a visszatartott homok tárolására a csatorna fenékszintje alatt – a csatornázási rendszertől függően – 20-50 cm mélységet biztosítanak. 177
13. ábra Nyers szennyvíz befolyó (Parshall – mérőcsatorna)
178
A leülepedett homok eltávolítását a homoktér feltöltődésétől függően kell végrehajtani, kézi vagy gépi kiemeléssel. Kézi kiemelésnél megkerülő vezetékről vagy párhuzamosan működő két egységről kell gondoskodni, míg a gépi tisztításánál csak megkerülő vezetékről, az esetleges meghibásodás kijavításának biztosítására.
Gépi berendezéssel a homokeltávolítást üzem alatt végezzük, amely egyben a homokkal együtt leülepedett iszap bizonyos mérvű csökkenését, vagyis az iszap kimosását is biztosítja.
A gépi eltávolítás történhet végtelen láncra erősített kotró segítségével vagy a medence hosszirányában mozgó zagyszivattyú segítségével. A zagyszivattyú szívócsöve a homokfogó fenekéről szív. 179
Az összetömörödött homok megbontására mechanikus, vagy hidraulikus bontószerkezetet alkalmazunk.
A mechanikus szerkezet szívócsőre erősített lazítópálcákból áll, a hidraulikus pedig közvetlenül a cső előtt nagynyomású víz, vagy víz és levegő benyomásával végzi a lazítást.
A kikerült homok mindenképpen tartalmaz szerves iszapot, így azt csak feltöltésre lehet használni.
180
2. Ülepítő medencék:
A szennyvíztisztító berendezések műtárgyai közé tartoznak.
Technológiai szempontból a biológiai tisztítás előtt és után alkalmazzuk őket, eszerint elő- és utóülepítőket különböztetünk meg. A két helyen alkalmazható berendezések megoldásában nincs különbség, csupán a tartózkodási idő, vagyis a hasznos térfogat eltérő.
Nemzetközi szinten igen sokféle ülepítő berendezés készül, ezek közül csak a hazánkban honos, illetve alkalmazni célszerű berendezésekkel foglalkozunk.
legfontosabb
181
A sok osztályozási lehetőség közül: megoldásuk, feladatuk, átfolyási irányuk és alakjuk szerinti osztályozást tárgyaljuk és csakis frissvizű ülepítőkre térünk ki.
182
a., Megoldásuk szerint: egyszintes kétszintes
ülepítőket különböztetünk meg.
Az egyszintes ülepítők csak a leülepedő anyagok felfogására valók, ahonnan az iszapot még rothadás előtt el kell távolítani.
A kétszintes ülepítők az ülepítésen kívül a leülepedett iszap rothasztását is biztosítják, de a rothasztásnál keletkező gáz elvezetéséről gondoskodni kell.
183
b., Feladatuk szerint:
előülepítőket utóülepítőket különböztetünk meg.
Az egyszintesek mindkét helyen alkalmazhatók, a kétszintesek csak előülepítőnek.
c., Átfolyási irányuk szerint:
vízszintes átfolyású (hosszanti vagy sugárirányú) függőleges irányú ülepítőket különböztetünk meg.
d., Alakjuk szerint:
téglalap vagy kör alakú medencék lehetnek. 184
Kétszintes ülepítők A kétszintes hosszanti.
ülepítők
téglalap
alaprajzúak,
átfolyási
irányuk
Feladatuk: az előülepítés és annak során kivált iszap, esetleg csepegtetőtestes berendezéseknél az utóülepítőben kivált iszap rothasztása.
Az ülepítőtérben az átfolyó szennyvíz tartózkodási ideje: a csepegtetőtestes biológiai tisztítás előtt átlagosan 2 óra (minimum 1,5 óra), eleveniszapos tisztítóberendezések előtt 1/4-1/2 óra.
Az iszaprothasztótér hasznos térfogata legalább 90 napos tartózkodási időt kell, hogy biztosítson. Kisebb berendezéseknél 180 napos tározást alkalmazunk, hogy az iszap elszállítására csak félévenként legyen szükség. 185
Egyszintes ülepítők a.) Hosszanti átfolyású medencék: Lipcsei típus (hosszanti átfolyás) Uniflaw típus (részben hosszanti átfolyás) Dorr típus (sugárirányú átfolyás) 1. Lipcsei típus (hosszanti átfolyás): Ezek szélességének és hosszúságának aránya 1:5 – 1:10 között van, mélységük pedig a szélességük 0,4 része.
Az ülepítőtér hasznos térfogata, vagyis a szennyvíz tartózkodási ideje a továbbtisztítási igénytől függ, illetve attól, hogy elő- vagy utóülepítőként alkalmazzuk.
Előülepítő setén 1/2-2 óra a szokásos átlagos tartózkodási idő, utóülepítő esetén: 2-4 óra. 186
14. ábra Tolópados hosszanti ülepítő kialakítása (Iker elrendezés)
187
2. Uniflaw típus (részben hosszanti átfolyás):
Csak részben hosszanti átfolyású, mert a medence második harmadától kedve keresztirányú vízelvezető vályúkat alkalmazunk, amelyek segítségével az ülepített szennyvizet a medence második kétharmadában fokozatosan vezetjük el.
A keresztvályúk környezetében az átfolyás függőleges irányú is.
Az ilyen típusú medence – az iszapfelhő kialakulása miatt – a pelyhes iszapok ülepítésénél kedvező, éppen ezért elsősorban eleveniszapos biológiai tisztítás után utóülepítőként alkalmazzuk őket. 188
3. Dorr-típus (sugárirányú átfolyás):
A sugárirányú átfolyású medencék jellegzetes képviselője a Dorr-típusú medence (15-19. ábra).
A Dorr-típusú medencéknél a szennyvizet a medence tengelyében elhelyezett elosztóaknán át vezetjük be, ahonnan a szennyvíz sugárirányban folyik a medence kerületén elhelyezett vízelvételi vályúhoz.
E medencetípus elő- és utóülepítőként egyformán használható, de csak nagyobb berendezéseknél, ahol egyegy egység legalább 12 m átmérőjű medence beépítését teszi szükségessé.
Hazánkban a fenti medencék a gépészeti résszel együtt tipizálva vannak és 50 m átmérőig készülnek. 189
15. ábra Dorr-rendszerű ülepítő forgókotróval
190
16. ábra Dorr – rendszerű ülepítő
191
17. ábra Előülepítő medence
192
18. ábra Dorr-medence
193
19. ábra Dorr-medencék
194
b.) Függőleges átfolyású medencék:
A függőleges átfolyású medencék négyzetes- vagy kör alaprajzúak, idetartoznak a Dortmundi típusú ülepítők (20. ábra).
A dortmundi ülepítők hátránya, hogy a gravitációs iszapgyűjtés miatt 3/2 függőleges-vízszintes hajlásszögű, meredek, kúpos fenékkel alakíthatók ki, s így igen nagy a mélységük.
Legnagyobb átmérőjük 7 m lehet, különben hidraulikai szempontból kedvezőtlen a kialakításuk. Szokásos átmérőjük: 3,5-7 m. 195
Függőleges átfolyású medencék
A szennyvizet ugyancsak középre vezetjük be, ún. bukóaknába, melyet a szennyvíz alulról kerül meg, s így gyakorlatilag függőleges irányban felfelé emelkedve folyik át az ugyancsak a kerületen elhelyezett vízelvételi vályúhoz.
A függőleges átfolyás elsősorban a pelyhes iszapnál szükséges, tehát a medencetípus utóülepítőként alkalmazható.
A költséges építési munka és az egy-egy berendezés korlátozott nagysága miatt csak kisebb tisztítótelepeknél alkalmazhatók. 196
20. ábra Dortmundi ülepítő vázlata
197
Iszapösszegyűjtés:
Az egyszintes ülepítőkből az iszapot az ülepítő vízszintje által biztosított nyomással vezetjük ki, minden esetben a fenékről.
Ha a medence nem kúpos fenekű, ahonnan egyetlen iszapcső beépítésével az iszap megcsapolható, akkor az iszap összegyűjtésére kotrószerkezetet alkalmazunk.
A hosszanti átfolyású medencéknél 2 db végtelen láncra erősített kotrólapát-sorral kotorjuk az iszapot a medence bevezetésénél alkalmazott iszapzsompba, ahonnan a beépített iszapkivezető csövön vezethető ki.
Ugyanez a megoldás az Uniflaw medencék iszapgyűjtésénél is. 198
Iszapösszegyűjtés:
A sugárirányú átfolyású, vagyis Dorr-medencéknél körbeforgó kotróhidat alkalmazunk, amely a medence közepén kialakított iszapzsompba tereli az iszapot, ahonnan ugyancsak iszapcső segítségével vezetjük el.
Előülepítőkénti alkalmazás esetén valamennyi egyszintes medencetípusnál a kotrószerkezet a medence vízfelületén kiváló úszóanyag letolására is alkalmas.
A lefölözött uszadékot az e célra kialakított uszadék elvezető vályú vagy akna segítségével juttatjuk az iszapkezelőbe. 199
Szennyvíztisztító telepeken rendszerint több, de legalább két párhuzamosan működő ülepítőt kell alkalmazni, hogy meghibásodás esetén a kieső berendezés terhelését a párhuzamosan működő egység vagy egységek átvehessék.
Igen nagy gondot kell fordítani a párhuzamosan működő egységek egyenletes szennyvíz-terhelésére, amelyet csak ún. vízelosztó aknák beépítésével lehet kielégítően elérni.
Ezekben a szétosztandó szennyvíz alulról felfelé áramlik és a párhuzamosan működő egységek számától függően azonos hosszúságú bukóélen átbukva jut – azonos mennyiségben – az egyes egységekhez. 200
III. Sűrítés, sűrítő berendezések
Az iszapsűrítés célja, hogy a későbbi iszapkezelés során a kezelési költségeket nagymértékben növelő fölös iszapvíztől megszabaduljunk.
Az iszapkezelési technológiákban alkalmazott sűrítési eljárások a következőképpen csoportosíthatók:
1. Gravitációs sűrítés: Természetes úton Gépi berendezéssel (keverés) sűrítés az ülepítő zsompjában sűrítés különálló sűrítő műtárgyban sűrítés iszapmosással egybekapcsolva
201
Sűrítés, sűrítő berendezések 2. Flotációs sűrítés: levegővel vegyszerekkel 3. Dinamikus sűrítés: melyet általában víztelenítésnek nevezünk. Vibrálás Centrifugálás 4. Mechanikus sűrítés: melyet általában szűrésnek nevezünk. A fenti módszerek közül a gravitációs sűrítésnek van jelentősége, mert ez a legolcsóbb és az egész világon leginkább elterjedt elővíztelenítési módszer. 202
A gyakorlatban alkalmazott sűrítő berendezések:
Ülepítő medencék: az ülepítő medencék nem sűrítőként működnek, de a kiülepedett anyag sűrítése is végbemegy. Elsősorban sugárirányú áramlású (Dorr-típusú) ülepítők vehetők figyelembe sűrítőként is.
Tölcséres sűrítő: nyers- és fölösiszap sűrítésére egyaránt alkalmas.
Pálcás-keverős sűrítők: Főleg rothasztott iszapra alkalmazzák, amikor az iszap további víztelenítésre vagy szárítóágyas elhelyezésre kerül. Előnye, hogy sűrítés közben az iszapot csapvízzel mosni lehet, így kolloid lebegőanyag kimosásával a sűrítés még gazdaságossá tehető. Folyamatos üzemű.
Sugárirányú átömlésű (Dorr típus) folyamatos sűrítő: nagy mennyiségű iszap besűrítését teszi lehetővé, hasonló elven működik, mint az ülepítő medence. 203
III. Centrifugálás
Ha az ülepítés nem gravitációs, hanem centrifugális erőtérben megy végbe, akkor azt centrifugálásnak nevezzük.
A centrifugálásra alkalmas berendezések: 1. Hidrociklonok: Sűrűségkülönbség alapján választják el a folyadékot a szilárd anyagtól.
Működésük lényege, hogy az álló dobba nagy sebességgel beszivattyúzzuk a szilárd-folyadék szuszpenziót, ahol az körpályára kényszerül és viszkozitásával arányosan fékeződik.
Elválasztási élességük kisebb, mint a centrifugáké, ezért csak nagy sűrűségkülönbség esetén használhatók eredményesen. Anyaguk lehet alumínium, acél, porcelán, műanyag.
Nagy mennyiségű szennyeződést tartalmazó vizek tisztítása esetén a hidrociklonok belsejét gumival vonják be a koptató hatás ellensúlyozására. 204
2. Centrifugák: Az iszapkezelésben való térhódítását követően az utóbbi időben egyre jelentősebb részhez jut a szennyvíztisztításban.
Az ülepítők helyettesítésére is használják, az iszapkezelésben pedig a szennyvíziszap víztelenítésében van jelentős szerepe.
A centrifugák legelterjedtebb két típusa: Tárcsás szeparátor (tányéros centrifuga): 21. ábra Csigás ürítésű ülepítőcentrifuga (népszerűbb készülék): 22. ábra
205
21. ábra Tárcsás szeparátor (tányéros centrifuga)
(1: betáplálás, 2: tányérok, 3: bordák, 4: sűrítmény kiömlőnyílás, 5: iszapvíz elvezetés)
206
22. ábra Folyamatos üzemű, csigás ürítésű ülepítőcentrifuga
(1: betáplálás, 2: dobhajtás, 3: csigahajtás, 4: centrifugálás, 5: centrifugátum, 6: iszapvíz) 207
IV. Flotálás
A flotálás célja a szennyvízben lévő, víznél kisebb sűrűségű olaj, zsír és benzincseppek, valamint kolloid jellegű, illetve a kolloid tartományhoz közelálló részecskék felúsztatása a víz felszínére.
A flotálásra alkalmas berendezéseket zsír- és olajfogóknak is nevezzük.
Zsír- és olajfogók:
A tisztítás a szennyvíz áramlási sebességének csökkentésén alapszik.
Jó hatásfokkal működő zsírvagy 10 mm/s átfolyó sebességet engedhetünk meg.
A zsír-, illetve az olaj kiválását a medence fenekén alkalmazott befúvással lehet segíteni.
A felúszást elősegítő légbuborékok létrehozására négy eljárás terjedt el:
olajfogóknál
legfeljebb
208
1. Levegőbefúvás:
A levegőztető medence fenekén lévő fúvókákon, nyomás alatt levegőt vezetünk a szennyvízbe.
A felszálló buborékok elsősorban a zsír- és olajcseppek felúsztatására alkalmasak, az eljárás szilárd anyagok eltávolítására kevésbé vált be.
2. Túlnyomásos kezelés:
Az eljárás lényege, hogy a zárt tartályokban elhelyezett szennyvíz fölött a levegő nyomását 1-3 bar-ral megnöveljük, bekeverjük a szennyvízbe, majd hirtelen visszaengedjük légköri nyomásra.
A nyomás csökkenésekor a telítettségi érték feletti oldott gáz finom buborékok formájában kiválik és a buborékok felfelé való mozgásuk közben a szemcséket magukkal ragadják. 209
3. Vákuumos kezelés:
Az eljárás elve az előző módszerhez hasonló, azzal a különbséggel, hogy a szennyvizet telítés után vákuum alá helyezzük.
A vákuum hatására a folyadékban a gáz oldhatósága csökken és apró buborékok formájában kiválik.
A buborékok a szilárd szemcsékkel a felszínre emelkednek, ahol úszó réteg képződik. A nehezebb szemcsék a fenékre ülepednek.
4. Elektroflotálás:
A szennyvízben lévő vezető sók vezető-képességének felhasználásával az edény aljára elhelyezett elektródpárokon átvezetett egyenáram hatására keletkező, az áramsűrűséggel arányos mennyiségű hidrogén- és oxigéngázzal flotálnak.
Fontos a kolloid rendszer destabilizálása alumíniumsók hozzáadásával vagy esetleg oldódó alumínium elektródok (hálók) alkalmazásával. 210
A flotálás előnyei:
A zsír, olaj, könnyű, szilárd lebegő anyagok, valamint a homok és nehéz szennyező anyagok egy műtárgyban távolíthatók el.
A nagy átfolyási sebesség (kis tartózkodási idő) következtében a műtárgyak mérete csökkenthető, ezáltal az építési, beruházási költségek is csökkennek.
A szaghatás minimális egyrészt a rövid tartózkodási idő miatt, másrészt azért, mert a túlnyomásos és a vákuumos kezelés után az elfolyó víz oldott oxigént tartalmaz.
Az esetek többségében sűrűbb uszadék és iszap keletkezik, mint az ülepítőmedencében. 211
A flotálás hátrányai:
Mivel további berendezésre van szükség, az üzemelési költségeket növeli.
A túlnyomásos kezelés energiaigénye nagy, ami szintén növeli az üzemelési költségeket.
A vákuumos és túlnyomásos eljáráshoz tökéletes légszigetelésű berendezésekre van szükség.
A karbantartáshoz nagyobb szakértelem szükséges, mint az ülepítőmedencék esetében. 212
A motorizáció fejlődésével alkalmazásukra nagy szükség van, ugyanis az ásványi eredetű zsírok és olajok az élővizek és az azt használó szervezetek, így az ember szempontjából is a legkellemetlenebb szennyezést okozzák, mert azok az élő szervezetben akkumulálódnak és így rákkeltő hatásúak.
A városi szennyvíztisztító berendezéseknél a zsír- és olajfogókból kikerült anyag általában olyan szennyezett, hogy azt hasznosítani nem lehet, sőt megsemmisítése is csak elégetéssel lehetséges.
Az ásványi olajszármazékokat a talajba juttatni TILOS, mert a talajvizet javíthatatlan módon szennyezhetik.
Az állati- és növényi zsírok és olajok iszaprothasztóban elásványosíthatók. 213
V. adszorpció
Adszorpció az a folyamat, melynek során az adszorbeálódó molekulák (adszorptívum) sűrűsége egy határfelületen (adszorbens) lényegesen nagyobbá válik, mint a határfelülettől távolabb.
Így ha a szennyvíz érintkezik a szilárd adszorbens anyaggal, akkor a szilárd anyag felületével közvetlenül érintkező, vízben oldott molekulák nagyobb koncentrációban találhatók itt, mint az oldat egyéb részében.
Az adszorpció lényegében fizikai folyamat, de kémiai erők is közreműködhetnek. 214
A szennyvíztisztításban a leggyakrabban alkalmazott adszorbens az aktív szén, amelyet különféle szerves anyagokból állítanak elő.
1000 °C körüli hőmérsékleten levegő kizárásával, izzítással vagy kémiai kezeléssel aktiválják.
Jellemzője a nagy repedezettség és porozitás, amely miatt fajlagos felülete 600-1500 m2-t is elérheti grammonként.
Alkalmazzák mind por, mind szemcsés formában.
A port vagy a szemcsét először megnedvesítik, majd azután a kezelendő vízhez adják, majd a kezelt vizet szűréssel (aktív szén szűrők) tisztítják.
Az aktív szenet a víztisztításban a szerves mikroszennyezők (a kloroform, a mosószerek, a növényvédőszerek), az olajszármazékok és egyéb szerves vegyületek kivonására alkalmazzák, de egyes esetekben a szabadklór-tartalom megkötésére is. 215
VI. Speciális módszerek Ide tartoznak: 1. Stripping-gázeltávolítás:
Célja a szennyvízben oldott állapotban lévő káros gázok (szén-dioxid, hidrogén-szulfid, metán, ammónia) eltávolítása mechanikai eljárással (gázkiűzés, gázkihajtás).
A vizet különféle módszerekkel finom cseppekre bontva gondoskodnak a megújuló nagy vízfelület és a levegő közötti állandó érintkezésről. Így a víz és levegő közötti gázátadás állandóvá válik. 216
2. Besugárzás és rövidhullámú kezelés: a.) Ibolyán túli sugarakkal:
A napfény természetes csíraölő hatása közismert. A higanygőzlámpákkal előállított ibolyántúli sugarak közül a 220300 nm közöttiek tudják teljesíteni a feladatot.
A vizet olyan csöveken nyomják keresztül, amelyeknek közepén, a cső hosszában helyezkedik el a higanygőzlámpa.
Az átsugárzott vízréteg vastagsága nem lehet több 15-20 cm-nél. 217
b.) Mágneses sugarakkal:
A mágneses vízkezeléskor a vizet erős mágneses mezőn illetve résen bocsátják keresztül.
Eközben veszi fel azt a tulajdonságát, hogy utána felforralva a kiváló karbonát-kristályok nem állnak össze és nem vonják be a kazán vagy cső felületét, hanem iszap formájában a kazán alsó részén gyűlnek össze.
218
BIOLÓGIAI SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI ELJÁRÁSOK
219
Biológiai szennyvíztisztítás
Másodlagos illetve fő- szennyvíztisztítási eljárás.
Használatának célja a nem ülepíthető kolloidok és oldott szerves anyagok eltávolítása.
220
Biológiai szennyvíztisztítás
A biológiai tisztítási módszerek között is megkülönböztethetők a természetes és a mesterséges tisztítási módszerek.
Természetes megoldások általában nagy felületek és hosszú tisztítási vagy kezelési idők (hetektől évekig) igényelnek.
A mesterséges tisztítási módszerek a klasszikusan iparosított megoldások, a mikroorganizmusok nagymértékű koncentrálása eredményeként általában kevesebb hely- és időigénnyel jelentkeznek. 221
Biológiai szennyvíztisztítás
A természetes folyamatok megemlítendők olyanok, mint a:
sorában
szennyvíz
tavak, a szennyvizek elöntözése mezőgazdasági hasznosítás nélkül, a növényekkel vagy gyökérszűrő mezőkkel történő szennyvíztisztítás, ahol a mikroorganizmusok, növények és állatok egyaránt részt vesznek a tisztítási folyamatban. 222
Biológiai szennyvíztisztítás
A gyakorlatban általánosabb a mesterséges tisztítási módszer.
A szennyvizek 90-95 %-át az utóbbiakkal tisztítják.
Ezek aerob (melyek intenzív oxigénellátást igényelnek) és anaerob tisztítási megoldások, vagy akár azok kombinációi. 223
A szennyvíztisztítás biokémiája:
A biológiai tisztítás nevéből is következtethetően, élő szervezetek működésén alapszik, vagyis a természetből ismert és a folyók természetes tisztuló képességénél szerepet játszó mikroszervezetek mesterséges úton való elszaporításából áll.
A biológiai tisztítás során - a berendezésekben - e mikroszervezeteknek lényegesen kedvezőbb életlehetőségeket biztosítunk, mint az élővizekben, éppen ezért ezek rendkívüli mennyiségben felszaporodnak, s így a tisztítás döntő részét kb. 21 nap helyett pár óra alatt elvégzik.
A tisztítási folyamathoz szükséges biológiai-oxigénigényt BOI5 módszerrel mérjük. 224
A biológiai tisztítás feladata: a szennyvízben mechanikai tisztítás után maradó lebegő szerves részecskéknek, valamint az oldott és kolloidális szerves szennyeződéseknek biokémiai folyamatok segítségével történő lebontása.
A technológiai elemek és berendezések feladata, hogy optimális körülményeket teremtsenek a lebontást végző mikroorganizmusok számára.
Ezeket a berendezéseket, reaktorokat fermentoroknak nevezik, ugyanis a bennük végbemenő folyamat a fermentáció.
225
SZENNYVIZEK
A lakossági szennyvíz olyan összetett rendszer, melyekben a mikroorganizmusok, s azok növekedéséhez szükséges valamennyi tápanyag is rendelkezésre áll. Ezen túl a bennük kialakuló környezet (pH, hőmérséklet, stb.) is megfelelő a mikroorganizmusok szaporodásának. Ezzel szemben az ipari szennyvizekből ezek az élő szervezetek legtöbbször hiányoznak, vagy bennük kis részarányban vannak jelen. Számos fizikai jellemzőjük révén ezen szervezetek elszaporodására is alkalmatlanok lehetnek. 226
A biológiai tisztítás típusai: 1. Aerob:
Az aerob biológiai tisztításnál alkalmazott berendezéseket az oxigén, illetve a levegő biztosításának módjától függően osztályozzuk.
A tisztítás során tehát állandóan oxigéndús szennyvizet kell biztosítanunk a folyamat kedvező végrehajtásához.
2. Anaerob:
Levegőtől elzártan végzik tevékenységüket mikroorganizmusok, de ekkor sem oxigén nélkül.
Az életfunkciójukhoz szükséges oxigént nem a vízben oldott formában, hanem a tevékenységükkel (szerves anyagok lebontásával) felszabadított oxigénből nyerik.
a
227
Aszerint, hogy az anaerob folyamat savas (pH=7 alatt), vagy lúgos (pH=7 felett) közegben zajlik le, megkülönböztetünk:
kénhidrogénes (savas) és metános eljárást (lúgos).
Az elnevezés egyben jelzi, hogy a lebontás során széndioxid mellett kénhidrogén vagy metán fejlődik.
A metános eljárás a kívánatos, mert az gyakorlatilag bűzmentes, a keletkezett gáz értékes tüzelőanyag (kb. 5000 kalóriás).
Ezzel szemben a kénhidrogénes nemcsak hasznosíthatatlan, hanem erősen korrózív és kibírhatatlanul bűzös. 228
A modern tisztító berendezéseknél:
vagy aerob, vagy pedig lúgos közegű anaerob biológiai tisztítást biztosítunk.
Savas közegű, tehát kénhidrogénes lebontás az oldómedencéknél van, melyeket közismerten csak ideiglenes, vagy pedig kis tisztító berendezéseknél alkalmazunk.
Előnyük, hogy ezek évekig különleges kezelés nélkül üzemeltethetők.
A kellemetlen szagterjedés miatt viszont mindinkább kiszorulnak a kis berendezések közül is. 229
Biológiai nitrogéneltávolítás
230
Műszaki megoldások: Főbb eltéréseik a reaktor, vagy reaktorsor kialakításában, valamint a rendszer szennyvíz ellátásában figyelhetők meg (folyamatos vagy szakaszos betáplálású rendszerek). A mikroorganizmusok az ilyen szennyvíztisztító rendszerekben szuszpendált formában vagy rögzített filmként szaporodnak, tevékenykednek. fix (v. rögzített)filmes (aerob és anaerob) természetes és mesterséges diszperz rendszerek=
eleveniszapos megoldások (szuszpendált mikroszervezetek) egyéb: pl. vegyszerrel kombinált rendszerek.
231
Mesterséges biológiai tisztítási módszerek
232
I. Fixfilmes aerob rendszerek:
Ezek közül hazánkban az ún. csepegtetőtestes rendszerek a legismertebbek (23. ábra).
A biológiai csepegtetőtesteknél a lebontást a biológiai hártya (film, zselészerű, nyálkás) végzi, mely a test töltőanyagára telepszik.
Lebontás során anyagtranszport folyamatok juttatják el a tápanyagot és az oxigént a helyhez kötött mikroorganizmusokhoz, valamint eltávolítják a biofilmből a lebontás termékeit. 233
Csepegtetőtestes rendszerek
Különösen fontos ez a módszer a lassan szaporodó mikroorganizmusokat illetően.
Ez megfelelő biofilm-hordozó felület biztosításával, vagy a baktériumok megfelelő gél anyagba történő immobilizálásával érhető el.
234
Használata előtt 1,5 órás előülepítés mindig szükséges, különben a töltet hamar bedugul (a max. lebegőanyagtartalom 90 mg/l lehet).
A film aerob és kis részben anaerob mikroorganizmusokat tartalmaz, az életközösségek típusai a csepegőtető test és a tápanyag függvényében változnak.
A folyamatosan vastagodó sejtréteg egy idő után leválik, s mint humusziszap a töltetből eltávozik.
A leváló iszapot mennyiségétől függően (nagyterhelésű rendszer) ülepítőkben visszatartják.
A biokémiai folyamathoz szükséges oxigénmennyiségét (aerob folyamat) a testen átáramló levegő biztosítja. 235
Szennyvíz bevezetés
2-3,5 m
Tisztított víz
23. ábra Csepegtetőtest forgó permezetővel 236
Felülnézet
237
Ha kétlépcsős biológiai tisztítási fokozat van, akkor az eleveniszapos tisztítás megelőzi a csepegtetőtestes tisztítást, hogy az eltömődést megakadályozzuk!
238
Megjelenési formáik szerint ismert: hagyományos
töltőanyagú (bazaltufa, habsalak, érdes felületű szilárd kőzet, stb.)
műanyagbetétes tárcsás
(forgótestes) csepegtető testek ismertek.
239
1. A hagyományos töltetű csepegtető testek: Akkor célszerű alkalmazni, ha: a tisztítási hatásfok igény alacsony, az érkező szennyvíz szennyezettsége nem magas (BOI5360 g/m3), a lefolyás viszonylag egyenletes, azaz nincsenek lökésszerű ingadozások, továbbá jó minőségű töltőanyag gazdaságosan beszerezhető.
240
A hagyományos töltetű csepegtető testek A töltőanyag terhelése szempontjából megkülönböztethetők: kisterhelésű, közepes terhelésű és nagyterhelésű csepegtető testek. A csepegtetőtestek töltőanyaga: nagy fajlagos felületű, fagyálló, nem porló, lehetőleg közel azonos kiterjedésű (egyforma levegőztetés) és meghatározott szemcseszerkezetű anyagból legyen.
241
A csepegtetőtestes tisztítók főbb jellemzői:
242
2. Műanyagtöltetű csepegtető testek: Általában élelmiszeripari szennyvízzel kevert települési, vagy magas szerves szennyezettségű ipari szennyvizek biológiai résztisztítására alkalmaznak.
A töltet fajtájától függően előtisztításra van szükség, melyre finomrács, ívszita, rövididejű ülepítés, stb. alkalmazható.
A műanyagbetétes csepegtető test koncentráció csökkenésre képes.
A szükséges utóülepítőt úgy kell kiképezni, hogy a hidraulikai felületi terhelés 3 m3/(m2h)-t ne haladja meg.
50-80
%
BOI5
243
Hidraulikus terhelés: Szennyvízhozam (m3/nap)/töltőtestfelület (m2), Mértékegysége: m3/m2nap A csepegtetőtest egységnyi felületére vezetett szennyvíz napi térfogata.
244
3. A tárcsás (merülőtestes) rendszerek:
Teljes biológiai tisztítás igénynél Q (vízmennyiség) 150 m3/nap szennyvízhozamig alkalmazzák, általában minimum kétlépcsős elrendezéssel, mely esetben a BOI5 lebontás hatásfoka: 85 %.
A könnyű, vékony műanyagból kialakított 1,5-3,0 m átmérőjű tárcsákat vízszintes tengelyen egymástól 2,0 cm távolságra helyezik, s azt 16-25 cm/s kerületi sebességgel a szennyvízbe merítik. 245
A tárcsás (merülőtestes) rendszerek a
tárcsákon
megtapadó
A szervesanyag-lebontást biohártya végzi.
Az időjárás viszontagságaitól óvandó berendezést jól szellőztethető fedett helyiségbe kell telepíteni.
A tárcsákról levált iszap jól ülepedik, ennélfogva csak 1,5 órás tarózkodási idejű és 1,5 m3/(m2h) felületi hidraulikus terhelésű utóülepítőt igényel.
246
II. Az eleveniszapos tisztító berendezések:
A lebontást végző szervezetek pehely formájában a szennyvízben alakulnak ki, vagyis egy-egy iszappehely több százezer élő szervezetet foglal magába. Innen ered az eleveniszapos elnevezés.
E rendszernél a levegőt vagy befújjuk, vagy mechanikus szerkezetekkel bekeverjük a vízbe.
247
II. Az eleveniszapos tisztító berendezések:
A mikroorganizmusok a víz oldott és lebegő állapotú, biológiailag bontható szennyezőinek egy részét használják fel.
Az oxidációs folyamatok során szén-dioxid (CO2) keletkezik, és az így nyert energiát a mikroorganizmusok életfunkcióik fenntartásához használják fel.
A kedvező körülmények hatására ezek a sejtek elszaporodnak, felélik a szennyvízben található tápanyagok egy részét (szén, nitrogén, foszfor), majd elpusztulnak.
Az elhalt sejtek ülepíthetők és fölösiszapként eltávolíthatók a rendszerből.
248
Az eleveniszapos tisztító berendezések
A szennyvíztisztítás műszaki megoldásai között jelenleg tehát a legkiterjedtebben alkalmazott az ún. eleveniszapos biológiai tisztítási eljárás.
A technológiai folyamat során a tulajdonképpeni biológiai fokozatot a levegőztetés és a kapcsolódó fázisszétválasztás (ülepítés) alkotja, melynek technológiai szempontból szükséges és elmaradhatatlan része (néhány egyszerűbb megoldás kivételével) az iszaprecirkuláció. 249
250
A levegőztető medencében mennek végbe azok a biokémai folyamatok, melyek során a mechanikai (elő)tisztítás után még megmaradt alakos, kolloid és oldott szerves szennyezést a mikroorganizmusok (baktériumok) változó körülmények mellett lebontják (24. ábra).
A szennyező anyagok (a baktériumpopuláció szempontjából tápanyagok) lebontásához a mikroorganizmusoknak oxigénre van szükségük, melynek oldott folyadékfázisba történő bejuttatásához ún. levegőztető berendezések szolgálnak.
251
A levegőbekeverés módozatai
b.)
a.) c.)
24. ábra Vízszintes tengelyű rotor beépítése (a), dobrotor (b), mamut rotor (c) kialakítása
252
A levegőztető berendezések feladata, hogy a konstrukciójának megfelelően kialakított medencében (reaktorban) a baktériumok oxigénszükségletének folyamatos kielégítése mellett a sejttömeg kiülepedésmentes, egyenletes elosztással történő lebegésben tartása megtörténjen annak érdekében, hogy azok a tápanyagokhoz hozzáférhessenek, s a folyamat végtermékei is egyenletesen oszoljanak el.
Az oxigénellátás és az iszapelegy lebegésben tartását biztosító keverést általában egy gépegység látja el (25. ábra).
Azonban a kettős funkció gazdaságos energiafelhasználása érdekében az utóbbi időben az iszap mozgatásához külön keverőket építenek be, mely által elérhető, hogy mindkét funkció képes megközelíteni az optimális működést. 253
25. ábra VOEST-ALPINE-típusú keverő sugárejektor beépítése és működése 254
Az eleveniszapos szennyvíztisztításnál az iszap elválasztása a tisztított szennyvíztől az utóülepítőben történik.
A jó iszapülepedés ezért alapvető feltétele a folyamatos üzemeltetésnek. A ülepedés hatékonysága két jellemző alapján ítélhető meg:
Az egyik a medence fenekéről eltávolításra kerülő iszap koncentrációja, másik az elfolyó víz lebegőanyag tartalma. 255
Eleveniszapos medencét alkalmazó rendszer vázlata
levegõ (O2) Elõülepített szennyvíz
tisztított szennyvíz Eleveniszapos medence
Utóülepítõ
recirkuláltatott iszap fölösiszap
256
26. ábra Biológiai tisztító mű
257
27. ábra Biológiai tisztítás
258
28. ábra Biológiai tisztító medence (oxikus tér)
259
29. ábra Monitoring készülék kijelzője
260
A levegőztető berendezéseket gépészeti kialakításuk és beépítési helyeiktől függően csoportosíthatók:
felületi levegőztetők függőleges tengelyűek (Varimix, Abtaerator, stb.) vízszintes tengelyűek (Kessener, Passavant mamut rotor, stb.) felszínközeli levegőztetők (Inka, stb.) fenék közelében elhelyezett levegőztetők (ejektorok, levegőztető gyertyák, levegőztető lemezek)
Az utóbbi évtizedben a szennyvíztisztítás területén felhasználható kompresszorok biztonságos üzeme és hatékonysága olyannyira fejlődött, hogy az oxigén-beviteli eljárások egyre nagyobb mértékben a mélylevegőztetés irányába tolódtak. 261
A lemezes, csöves, dómos alakú levegőzető fejek (melyek műanyagból, kerámiából, szivacsos anyaggal bevont fémcsövekből, stb. készülnek) a medencék fenekén helyezkedik el, s a korszerű műszerezés lehetővé teszi, hogy a befúvott levegő mennyiségét az érkező, illetve az elfolyó víz minősége függvényében szabályozzák.
Az utóbbi időben egyre jobban terjednek a lézerrel perforált gumimembránfejek vagy műanyag lemezek.
A nagybuborékos rendszernél a buborékok nagyátmérőjű nyílásokon jutnak a folyadékfázisba. Hatásfoka éppen ezért alacsonyabb, mint ami a finombuborékos módszernél tapasztalható, mert a víz-levegő határréteg és a kontaktidő kisebb lesz.
Előnyként szolgál, hogy nincs levegőszűrési igény, egyszerűbb a karbantartás. Nagyobb-buborékos levegőztetőt alkalmaznak a felszínközeli ún. Inka-rendszernél is. (Levegőztető elemek a vízfelszín alatt 0,6-1,0 m mélyen helyezkednek el.) 262
A levegőztető rendszerek és technológiai elemek méretezésénél az alábbi lépések követendők:
kiindulási adatok meghatározása (terhelés-tisztítás mértéke és módja) reaktortérfogat meghatározása (szennyvíz-technológai méretezés) a szükséges oxigén-bevitel meghatározása a levegőbeviteli berendezés típusa a beépítés feltételrendszerével az üzemi hőmérséklet (víz, levegő) az adott levegőztető típus oxigén-bevitele.
A levegőztető medencében a szükséges oxigénkoncentráció általában 0,5-1,5 mg/liter, nitrifikáció esetében legalább 2,0 mg/liter, míg speciális esetekben egyedi méretezés alapján kell meghatározni (30. ábra). 263
30. ábra Függőleges tengelyű levegőztetők reaktortereinek kialakítási változatai 264
Az „a” szerkezet nehezen ülepíthető, a „b” felülúszó, zavaros szerkezetű, a „c” szerkezet, ahol a fonalas/flokkulens arány megfelelő, optimális. 265
Az iszapelegy pH-ja 6-8 között legyen. A levegőztető medencét hidraulikailag úgy kell kiképezni, hogy áramlási rövidzárlat, holttér ne keletkezzen, a nyers szennyvíz és a recirkulációs iszap jól keveredjen.
Kis- és közepes telepek igen kedvelt műtárgy típusa az oxidációs árok. Kialakítása egy „lóversenypályára” emlékeztető két félkörrel lezárt egyenes szakaszokból áll, trapéz keresztmetszettel kialakított árok.
A fenékszélesség 1,0-2,5 m, az oldalak rézsűszöge 1:11:1,5, a vízmélység 0,9-1,25 m, a hasznos keresztmetszet 2,5-5,0 m2. Az árok oldalfalai (gázkorona szintje) min. 30 cm-rel emelkedjenek a maximális vízszint fölé. 266
31. ábra: Nagyterhelésű árkos eleveniszapos rendszer működési elve rotor
Ahol: 1: rács, 2: tisztított szennyvíz, 3: utóülepítő, 4: a tisztított víz fertőtlenítése, 5: mérőakna, 6:szivattyú, 7:iszapszikkasztó ágy, 8: recirkuláltatott iszap, 9:szikkasztóágyak drénezett iszapvize. 267
A medencét erózióhatások miatt általában burkolják (műanyagfólia, előregyártott betonelemek, monolit beton, stb.). A burkolatnak a részleges vízzárás feltételeit ki kell elégíteni.
Az árok összes hosszúsága rotorállásonként (tengelyben mérve) a 100 m-t ne haladja meg.
A szennyvíz bevezetése a rotor előtt történjen. A vízkivételt úgy kell megoldani, hogy „rövidrezárás” ne állhasson elő.
A műtárgyakon általában 2 db rotort helyeznek el, melyeket átlósan telepítenek.
A vízszint-szabályozást az elvezetés helyén, aknába épített mozgatható bukó segítségével kell kialakítani. 268
A szennyvízből kiválasztott iszap szerves anyagának csökkentését is biológiai tisztítással végezzük, vagy a szennyvíznél alkalmazott aerob módszerrel, vagy pedig levegőtől elzártan, külön rothasztó medencékben anaerob módon.
Ma már csakis a szagmentes, vagyis lúgos közegű anaerob módszert alkalmazzuk, lehetőség szerint fűthető megoldással.
Fűtés nélküli rothasztást csak átmenetileg vagy pedig ideiglenes megoldásként alkalmazzuk, mert a rothasztás, vagyis elásványosítás folyamata a hőmérséklettől nagymértékben függ.
Hazánkban legkedvezőbb a kb. 30°C-on végzett rothasztás, amely gyakorlatilag 30 nap alatt zajlik le.
Nemzetközi szinten közismertek az 55°C-on végzett rothasztási eljárások, amikor ún. termofil baktériumok végzik a lebontást, mindössze 15 nap alatt. 269
III. Membrános eljárások:
Az egyes membrános módszereket a membránok permeábilitása, azaz az áteresztő képessége és bizonyos molekulákkal szembeni szelektivitása, továbbá a membránon az áthatoláskor működő hajtóerők (nyomás-, aktivitás-, elektromos potenciál különbség) alapján is megkülönböztethetik egymástól.
A 70-es évek elején kezdték el a gyakorlatban is alkalmazni a membrános eljárásokat, s azok közül is leginkább a mikroszűrést (MF), ultraszűrést (UF), fordított ozmózist (RO).
Napjainkra a membrán szeparációs műveleteket előnyös tulajdonságaik révén (kíméletesek, nem képződnek veszélyes hulladékok, energiaigényük kicsi, jellemzően alacsony hőmérsékleten működnek) előszeretettel alkalmazzák az ipar egyes területein. A kommunális, ipari szennyvíztisztításban és a víztisztításban jellemzően használt szűrési eljárások a következők: 270
A mikroszűrés, nagyon hasonlít a hagyományos szűréshez. A mikroszűrés emulziók, szuszpenziók szétválasztására alkalmazott technológia. A membrán két oldalán 1-3 bar nyomáskülönbséget hoznak létre, melynek hatására – a mikrobákat kivéve – minden oldott és lebegő anyag áthatol a membránon. Mikroszűréssel eltávolítható az ivóvizekből és oldatokból a baktériumok és egyéb mikroorganizmusok nagy része, de például a sört is mikroszűréssel csírátlanítják.
271
Az ultraszűrés a mikroszűrés és a nanoszűrés közötti mérettartományban használható membrános eljárás. Az ultraszűrő membránok pórusmérete 500 nm és 1 nm közötti lehet. Az ultraszűrést általában makromolekulák és kolloidok leválasztására alkalmazzák. A mikroszűrő membránokhoz hasonlóan az ultraszűrő membránok is pórusosak, amelyeknél a visszatartást elsősorban az oldott részecskék, anyagok mérette és az alakja határozza meg.
272
A fordított ozmózisos szűrésben a membrán két oldalán akkora nyomáskülönbséget hoznak létre, amely nagyobb, mint az elválasztandó oldat ozmózisnyomása. Az eljárást a papíripari és kisebb sótartalmú galvanizációs szennyvizek esetében alkalmazzák eredményesen. Az emberiség számára létfontosságú technológia, a tengervíz gazdaságos sótalanítása is a fordított ozmózis jelenségen alapul.
273
Membrános eljárások:
A Zenon Membrán-Bio-Reaktoros (MBR) technológia egyszerre képes biztosítani: túlterhelt telep kapacitásbővítését és a legszigorúbb vízminőségi előírások teljesítését a meglévő műtárgyak felhasználásával, kiegészítésével. a
A ZW®ZG® MBR technológia egy eleveniszapos eljárásba integrált membránszűrés, melynek lényege, hogy a fázisszétválasztást bemerülő ZeeWeed® membrán ultraszűrők valósítják meg. 274
Membrános eljárások:
A membrán funkciójában kiváltja az utóülepítőt, ezért az iszap ülepíthetősége már nem üzemeltetési kívánalom.
A membrán a pórusméreténél (0,04 μm névleges és 0,1 μm abszolút) nagyobb részecskéket – lebegőanyagot, baktériumokat, nagyobb molekulájú szerves anyagot stb. – visszatartja, így eleveniszap nem kerülhet az elfolyó tisztított szennyvízbe. 275
Membrános eljárások:
A ZW® ZG® MBR rendszerben a bioreaktor nagy biomassza koncentrációval (jellemzően 6-14 g/l) és magas (25 napnál nagyobb) iszapkorral üzemeltethető, így a szerves szennyeződések jó hatékonyságú lebomlása mellett a nitrifikáció és denitrifikáció biztonságosan valósul meg.
A tisztítandó szennyvízben jelentkező ingadozásokat rugalmasabban kezeli.
Mindezek együttesen hozzájárulnak a stabil, mind az EU előírásokat, mind a területre vonatkozó kibocsátási határértékeket messzemenően kielégítő, a legérzékenyebb területekre és időszakos befogadókra vonatkozó legszigorúbb követelményeknek is megfelelő minőségű tisztított szennyvíz biztosításához.
koncentráció-
276
Membrános eljárások-membránok típusai
Az elsődleges besorolási szempont a membránok szerkezete. Eszerint megkülönböztetünk izotróp és anizotróp membránokat:
Izotróp membránok: Olyan membránok, melyek porozitása minden irányban egyforma.
Anizotróp membránok: Kettő vagy több rétegből álló membránok, ahol az elválasztás a legkisebb pórusméretű rétegben történik, melyet egy lényegesen nagyobb pórusú hordozóréteg tart.
Kompozit vagy összetett membránok: Membránok, melyeket összetett anyagokból gyártanak, egy polimer filmet visznek föl egy porózus anyagra.
Dinamikus membránok: Membránok, amelyekhez egy aktív réteget képeznek a membrán felületén olyan anyagok felvitelével, amelyeket fluidban kezelnek. 277
Membrános eljárások-membránok típusai
A membránműveletek:
az elválasztás hajtóereje, a membránok pórusmérete és az elválasztandó részecskék mérete szerint csoportosíthatók. A legkisebb méretek tartományában működik a fordított ozmózis, majd a makromolekulák elválasztására alkalmas ultraszűrés és a mikroszkópikus méretű részecskék elválasztására alkalmas mikroszűrés, és végül a szemmel látható szilárd részecskék szűrése.
A membránokat nem önmagukban hozzák forgalomba, hanem hordozóval, csatlakozókkal, burkolattal ellátott formában, ún. membránmodulokban. 278
Membránok
Főbb kialakítási típusaik: Lapmembránok
Spirál
modulok Csőmembránok Üreges szál membránok Mikrokapilláris membránok
279
A karcagi membrán technológia egyik kazettája
Egyéb megoldások 280
A membrán kazetta működése
A kazetta egy olyan szerkezet, ahol a felső (szürke) fej egységhez sok száz vékony membráncső van kötve, amit kinézete alapján a telep dolgozói „makaróninak” hívnak.
A víz kívülről bekerül a vékony kapilláris csőbe, ahonnan a tisztított víz a fejen keresztül távozik.
A kazetták folyamatosan vízben vannak, kiszáradás esetén károsodnak. Ezért a folyamatot vezérlő/felügyelő számítógép csak akkor engedi a működést, ha a vízszint megfelelő. Vízszint esés esetén egy egységet lekapcsol a benne lévő összes kazettával együtt.
A rendszer bizonyos időközönként visszamosat.
281
A membrán kazetta működése
A membrán modul aljába beépített levegőztető elemen keresztül bejuttatott levegő állandó mozgásban tartja a membránszálakat.
A felfelé áramló szilárd részecske/levegő/folyadék áram, nyíró hatást gyakorol a membránszálak felületére és megakadályozza a szennyeződések lerakódását a szálak külső felületére.
282
Membrános eljárások:
A ZeeWeed® membrán szeparációs eljárás következetesen jó minőségű vizet állít elő a nyersvíz minőségének szezonális és időjárással összefüggő változásaitól függetlenül, mivel a membránok egyformán jól működnek alacsony vagy magas szilárdanyag koncentráció és változó hőmérsékleti viszonyok mellett.
A levegő jelenléte folyamatos a technológiai tartályban, a könnyen oxidálódó anyagok, mint pl. a vas-(II), kicsapódnak, majd a membrán által leválasztásra kerülnek, ami által jobb minőségű víz keletkezik, mint amilyent önmagában a mikroszűrés vagy az ultraszűrés állít elő.
A leválasztott szilárdanyagok a membránon kívül maradnak.
Beruházási és üzemeltetési költségei eléggé magasak.
283
Zenon MBR eleveniszapos és a hagyományos technológiák összehasonlítása Hagyományos eleveniszapos rendszer
ZeeWeed® MBR technológia
Előülepítő
technológiától függően van
nincs
Utóülepítő
van
nincs
MLSS (mg/l)
<5000
>10 000
Iszapkor (nap)
<15
>20
elég nagy
3-5x kisebb
iszapfelúszásra érzékeny
nem érzékeny
Területigény Technológiai stabilitás
284
Zenon MBR és a hagyományos technológiák fajlagos energiafelhasználása
Szennyvíztelep
Fajlagos energiafelhasználás (KWh/m3)
Mélylevegőztetésű rendszer
0,59 – 1,38
ZeeWeed® MBR
0,45 – 1,1
285
IV. Egyéb: Vegyszerrel kombinált rendszerek: Az iszap kezelésénél is alkalmazunk vegyszereket:
Pl. mész adagolásával a lúgos folyamat mielőbbi beindítását segítjük elő.
Fémsók alkalmazásával (pl. alumínium-szulfát, vas-klorid, stb.) az iszap felesleges víztartalmának eltávozását könnyítjük meg.
A víztelenítés egyébként a mechanikai tisztítási eljárások közé tartozik. 286
Természetes biológiai tisztítási módszerek
287
Általában két csoportot szokás megkülönböztetni: a szilárd hordozó alapú rendszereket, és a vízalapú rendszereket.
A szilárd hordozójú szennyvíztisztítási eljárások az alábbiak: szennyvízszikkasztás, szennyvízöntözés, talajszűrés vagy homokszűrés, gyors beszivárogtatás, gyökérzónás tisztítás. Az első csoportba tartozó eljárásoknál az üzemi vízszint a felszín alatt van, a tisztítást a hordozón megtelepedett baktériumok végzik. A különbség az eljárások között abból adódik, hogy a tisztításban makrofitonok részt vesznek-e sem, illetve mekkora a megengedhető fajlagos terhelés.
A vizes rendszereknek az alábbi típusok nevezhetők: csörgedeztetés rendszer, stabilizációs tó, lagúnás szennyvíztisztítás, úszó vagy lebegő vízinövényes szennyvíztisztítás, nádastó (természet-közeli vagy mesterséges). Ezeknél a szennyvíztisztító típusoknál az üzemi vízszint a felszín alatt van. A szennyvíztisztításban aktívan részt vesznek vízinövények (algák vagy makrofitonok). 288
1. Gyökérzónás tisztítás (gyökérteres, gyökérmezős = wetland)
A módszer lényege az, hogy földmedencében lévő, megfelelő vízvezető-képességű szilárd hordozóra (talajra, homokra, sóderre vagy kőre) vízi-mocsári növényeket telepítenek.
Az ülepített, vagy biológiailag tisztított szennyvizet elosztórendszeren keresztül vízszintes vagy függőleges folyási irányban vezetik át a szűrőágyon, majd a tisztított vizet összegyűjtik és elvezetik.
A növényzet szerepe főként az oxigénutánpótlás, és a talaj vízvezetőképességének megőrzése, a növényzet tápanyagfelvétele kevésbé fontos eltávolítási folyamat. 289
Gyökérzónás tisztítás
A fontosabb telepített növényfajok a következők: Phragmintes australis (nád), Typha latifolia (gyékény), Carex acutiformis (sás) és Scirpus lacutris (káka). Ezeket
a növényeket általában tiszta állományokban telepítik. A tisztított szennyvíz öntözésre használható.
290
Gyökérzónás tisztítás
A gyökérzónás szennyvíztisztítók lehetnek vízszintes, vagy függőleges folyási irányúak, általában a kicsi kapacitás tartományban működnek (1-200 m3/d). Az átlagos kapacitás kb. 50 m3/d, ami 250-400 fős település napi szennyvízmennyiségét jelenti.
A gyökérzónás szennyvíztisztító telepek eltávolítási hatásfoka a BOI5 esetében 50-96 % között alakul.
Ehhez hasonlóan alakultak a LA hatásfokok is (60-98 %; átlag 83 %).
A szennyvíztisztító telepek N és P eltávolítása lényegesen gyengébb volt az előző két komponensnél. A nitrogén esetében 10 % és 88 %, a foszfor esetében pedig 11 és 94 % szélsőértékek adódtak. Az átlag nitrogénre 42 %, foszforra 39 % volt. 291
Gyökérzónás tisztítás
Előnye: Nincs szükség gépészeti berendezésre, elektromos energiára, Nem igényel állandó felülegyeletet, Élettartama nagy, felújítása egyszerű, költsége kicsi.
Hátránya: Nagy a területigénye. Kevés hazai tapasztalat. 292
Gyökérzónás tisztítás
Vízszintes átfolyású gyökérzónás szennyvíz-tisztító műtárgy sematikus rajza (Dittrich 2006)
Függőleges-lefelé áramlású gyökérzónás szennyvíz-tisztító műtárgy sematikus rajza (Dittrich 2006)
293
2. Tavas szennyvíztisztítás
A tavas szennyvíztisztítás egyszerű és rugalmas eljárás mely, az oldott, az ülepíthető szennyező anyagok és a patogén szervezetek eltávolítására alkalmas.
A mechanikai tisztítás után önállóan is használható, illetve utótisztítási folyamatok elvégzésére is alkalmas megoldás.
Az irányítástechnológiai és a biotechnológiai ismeretek rohamos bővülésével világszerte újra elterjedőben van.
Magyarországon ahol a klimatikus és ökológiai viszonyok is általában megfelelőek a mesterséges rendszerekkel azonos tisztítási hatékonyságot lehet elérni. 294
Tavas szennyvíztisztítás Előnyei:
A patogén szervezetek eltávolítsa jó hatásfokú, beruházási, üzemeltetési, fenntartási költségei alacsonyak, külső energiára (kivéve az aerob levegőztetett tavak) nincs szükség, idényszerű szennyvíztisztításra is alkalmas.
Hatékonysága azonos a hagyományos szennyvíztisztításéval, vagy meghaladja azt. A jól tervezett tórendszer tág hidraulikai és nagy szervesanyag terhelésű lehet anélkül, hogy ez az elfolyó tisztított szennyvíz minőségét befolyásolná. Egyesített csatornarendszer esetén a záporvíztisztítás nem okoz gondot.
A tavas tisztítás természetes folyamatokon alapszik.
Mesterséges rendszereknél rugalmasabban képes alkalmazkodni a hidraulikai illetve szerves anyag terhelés változásaira.
Költséges berendezések nem szükségesek, iszapkezelési és elhelyezési probléma csekély. 295
Tavas szennyvíztisztítás Hátrányai:
Minden más szennyvíztisztítási eljárással szemben viszonylag nagy területet igényel.
Időszakos szagemisszió jelentkezhet.
A tisztítás bizonyos mértékig az éghajlati tényezőktől is függ.
Időszakonként nagymértékű algaszaporodást jelenthet mely a befogadót szennyezheti.
A tisztított szennyvíz lebegőanyag koncentrációja időszakosan nagy lehet.
Esetenként a nagy párolgás okozta folyadékveszteség. 296
Tavas szennyvíztisztítás A szennyvíztisztító tavak az alábbi szempontok alapján osztályozhatóak:
A bennük lejátszódó biológiai reakciók típusai. A bevezetett szennyvizek minősége és terhelése. A levegőztetés módja. A túlfolyás (elfolyás) gyakorisága és tartóssága. A tavak sorba vagy párhuzamosan kapcsolt volta. A reakció mennyisége és típusa. 297
Tavas szennyvíztisztítás
Ennek megfelelően a fő típusok az alábbiak:
Aerob tó:
Anaerob tó:
Az aerob tó olyan kis mélységű tó, melynek teljes mélységében az aerob lebontáshoz gyakorlatilag mindenkor elegendő oxigén áll rendelkezésre. Bennük a biológiai oxidáció és egyidejűleg az alga fotoszintézis az uralkodó.
Az anaerob tó szerves anyag terhelése olyan mértékű, hogy a tó mélységében oldott oxigén nincs. Az ilyen tó csak részleges szennyvíztisztítást biztosít, a szerves anyag lebontása azonban így is kedvező.
Fakultatív tó:
A fakultatív tó a leginkább alkalmazott tófajta, ennek oka, hogy nehéz a tó teljes mélységében és minden időben aerob vagy anaerob miliőt fenntartani. A tó felső része aerob, míg a fenék részen keletkezett iszapréteg anaerob tisztítást biztosít.
Levegőztetett tó:
Utótisztító tó 298
Fakultatív tóban lejátszódó folyamatok
Kombinálás 299
KÉMIAI SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI ELJÁRÁSOK
300
A kémiai tisztítás vegyszerek alkalmazását jelenti, amellyel a szennyvízben lévő, nem ülepíthető lebegő anyagok és oldott anyagok kiválását segítjük elő.
A házi-, illetve városi szennyvizek tisztításánál a kémiai tisztítást hazánkban még nem alkalmazzuk, de az ipari szennyvizek tisztításánál már általánosan bevezetett módszer (pl. savtalanítás, ciántalanítás, stb.)
Élővizeink védelme érdekében hazánkban is szükséges, hogy általánossá váljon a kémiai tisztítás, a jobb tisztítási hatásfok biztosítása érdekében.
301
A kémiai szennyvíztisztítás alkalmazási területei
302
A kémiai tisztítás berendezésigénye
Vegyszer adagoló és előkészítő Bekeverő Ülepítő
303
Típusai: Derítés Kicsapatás Ioncsere Folyadékextrakció pH-szabályozás Oxidáció és fertőtlenítés
304
I. Derítés:
A vegyszeradagolás hatására pelyhek képződnek, amelyek különféle módon kötik magukhoz a kisméretű lebegő anyagokat, ezáltal a tisztítandó víztől való elválasztásukat lehetővé teszik, illetve megkönnyítik.
Derítőszerként három vegyértékű fémeknek azaz: alumíniumnak és vasnak a sóit (kb. 5-150 mg/l) vagy anionos polielektrolitokat (poliakrilamid, c: 0,1-1 mg/l) használnak.
Pl.: Al2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 = 3 CaSO4 + 2 Al(OH)3 + 6 CO2
305
A derítés szerves anyagokat eltávolító hatásossága: 40-70 %. Főleg a nagy, 1000 g/mol-nál nagyobb molekulatömegű szerves anyagok vonhatók ki ezzel a módszerrel.
Szennyvíztisztításkor az ülepítőbe való vegyszeradagolás hatékony módszer a biológiai tisztítással működő telepeken, ha:
a szennyvízterhelés szakaszos vagy nagymértékben változó,
helyhiány miatt korlátozott további ülepítő egységek létesítése,
az ipari eredetű szennyvíz szennyvíztisztítási folyamatra,
a telep hidraulikusan és/vagy szerves anyaggal túlterhelt,
kívánatos a fennálló tisztítási eljárás hatékonyságának ideiglenes javítása az újabb tisztítóegységek kiépüléséig.
károsan
hat
a
biológiai
306
A derítés eljárása:
Az előbbiekben említett kémiai és folyamatok igen gyorsan mennek végbe.
Ezért fontos a vegyszerek gyors elkeverése azaz a vegyszer-koncentráció minél egyenletesebb eloszlása és a képződött mikropelyhek, valamint a lebegő szennyeződések minél hatásosabb ütköztetése.
A keverést nagy fordulatszámú keverő-berendezéssel végzik.
Kialakítását tekintve a derítő medence lehet vízszintes, függőleges vagy részben függőleges átfolyású.
fizikai-kémiai
307
Derítés
Az utóbbi két típus a derítőn belüli iszaprecirkulációval működik, a pelyhesedést elősegítő keverést és az iszap visszaforgatását ugyanazzal a függőleges tengelyű gépegységgel végzik.
A vízszintes átfolyású derítőmedencék számára külön pelyhesítő-medencét kell építeni, amelyben a víz tartózkodási ideje 20-30 perc.
Ebben az esetben az elrendezés többszintű (2-3) is lehet. Az egyes szintek magassága kb. 2 m.
308
Az áramlási irány szerint megkülönböztetünk: egyenáramú és
ellenáramú berendezéseket.
iszap eltávolítására ún. kotróberendezéseket alkalmaznak, melyek kialakítása szintén többféle.
Az
derítőszerek mellett gyakran alkalmaznak még kvarchomokot, abból a célból, hogy az iszap sűrűségét és ezzel együtt annak ülepedési sebességét is megnöveljék. Ezzel a módszerrel növelhető a vízhozam termelés. Az iszaptól a homokot ciklonokban választják el, mely ezt követően visszaforgatható.
A
309
Derítők éghajlati viszonyok miatt a fenti derítőmedencéket általában fedett kivitelben készítik.
Az
vegyszerek adagolására szolgáló berendezések esetében a korrózióvédelemről gondoskodni kell. A vegyszereket általában oldott állapotban, adagolószivattyúval juttatják be a tisztítandó vízbe.
A
310
II. Kicsapatás: Fogalma: Amikor vízben oldott anyagokat úgy távolítunk el, hogy adott vegyszerek vagy oxidálószerek hozzáadásával vízben oldhatatlan csapadékká alakítjuk őket, kicsapásról beszélünk.
A csapadékot a vízből ülepítéssel és azt követően szűréssel távolítják el.
A szennyvíztisztítás esetében kicsapásos módszert foszforeltávolításra és fémek eltávolítására alkalmazunk. 311
1. Foszforeltávolítás
A foszfor a szennyvízben három formában fordul elő: ortofoszfát-ion (PO43-, különböző formái a pH függvénye) kondenzált (poli-, meta-, ultra-) foszfát szerves foszfát vegyületek.
312
A házi szennyvizekben szokásos pH értéken az uralkodó forma a HPO42--ion.
Ezért újabban az összes foszfort (TP) adják meg gP/m3ben, mert ennek értéke független az éppen aktuális foszforformától.
(A foszfátformák átalakítása ortofoszfáttá (PO43-) savas roncsolással történik.)
A foszfor legnagyobb mennyiségben az emberi ürülékből és a mosószerekből kerül a vízbe. 313
Az ortofoszfát-ionnal szinte valamennyi kétértékű fémion rosszul oldódó csapadékot képez.
A gyakorlati foszforkicsapásra használt anyagok az alumínium, a vas és a kálcium-ionjai.
A kalciumot mész alakban adagoljuk, a vasat vas-szulfát vagy vasklorid, az alumíniumot pedig alumínium-szulfát formában.
A foszfáttalanítás a biológiai szennyvíztisztítást nem helyettesíti, csak kiegészíti, ezért vagy ezzel egyszerre vagy ehhez kapcsoltan kell alkalmazni.
Eszerint a technológiai (32. ábra): elő szimultán vagy utókicsapásos eljárások.
megoldások
lehetnek
314
1. Előkicsapás: A vegyszer már a tisztítótelep előtti utolsó csatornaaknába is adagolható, de még előkicsapásnak minősül akkor is, ha a homokfogóba, az előlevegőztetőbe, illetve közvetlenül az előülepítő elé adagolják.
2. Szimultán kicsapás: A vegyszert közvetlenül adagoljuk.
a
biológiai
lépcsőbe
3. Utókicsapás: A vegyszert a biológiai lépcső után adagoljuk. 315
32. ábra A vegyszeres foszfor-eltávolítás lehetséges technológiai változatai (Ksz: kicsapószer, Cs: csatorna, Eü: előülepítő, Biol: eleveniszapos medence vagy csepegtetőtest, Km: kicsapómedence, Uü: utóülepítő)
316
2. Fémek eltávolítása kicsapással
317
Fémek eltávolítása kicsapással
318
III. Ioncsere:
A szennyvíztisztításban a harmadlagos szennyvíztisztítás igényeinek megnövekedése miatt fontos.
Az ioncsere a szorpciós folyamatok egyik fajtája, ioncserélők, azaz olyan anyagok jelenlétében mennek végbe, amelyek pozitív vagy negatív töltésű ionos csoportokat tartalmaznak és ezeket képesek más, hasonló töltésű ionokkal kicserélni.
Ioncserélő anyagok: a.) Természetes ioncserélő anyagok: a talaj, cellulóz, gyapjú, szilikát-polimerek. Ez utóbbiak egyik fontos képviselői a zeolitok. b.) Mesterséges ioncserélő anyagok: a jelenleg felhasználásra kerülő ioncserélők legnagyobb része műgyanta alapú, elsősorban polisztirol és divinil-benzol kopolimer. 319
A szintetikus gyanták négy típusát különböztetjük meg:
erősen savas kationcserélő: R-SO3H + NaOH ↔ R-SO3-Na + H2O
gyengén savas kationcserélő: R-CO2H + NaOH ↔ R-CO2-Na + H2O
erősen lúgos anioncserélő: R-NR3’-OH + HCl ↔ R-NR3’-Cl + H2O
gyengén lúgos anioncserélő: R-NH3OH + HCl ↔ R-NH3-Cl + H2O 320
A ioncserélő gyanta a kicserélt ionok 1 M-os oldatával regenerálható, és így eredeti kapacitása visszaállítható.
A kationcserélő gyanta (33. ábra) hidrogénionokat képes leadni, így az átáramoltatott víz sóiból savak keletkeznek, így az ioncserélőkből savas, szén-dioxidban dús víz távozik.
A kationcserélőt sósavval (HCl) kell regenerálni, hogy hidrogén-ciklusba kerüljön.
321
33. ábra Kationmentesítés hidrogénciklusban működő kationcserélővel
322
Az anioncserélőt (34. ábra) a kationcserélő után használják.
Ebben az esetben a kationcserélő után a vizet gáztalanítón vezetik keresztül, itt a víz CO2tartalma eltávozik.
A vízben csak a nem bomlékony savak (H2SO4, HCl) maradnak. Az anioncserélő után már tisztítottabb víz távozik.
Az anioncserélőt nátrium-hidroxiddal (NaOH) regenerálják. 323
34. ábra Anioncserélő működési vázlata
324
A gyantát általában függőleges oszlopokban helyezik el és a folyadék felülről lefelé áramlik.
A töltet magassága 60-180 cm között változik.
Az ioncserélő oszlopok általában nyomás alatt működnek.
A zavaros vizeket ioncsere előtt szűrni vagy deríteni kell. 325
IV. Folyadékextrakció:
A szennyvíztisztítási gyakorlatban elsősorban a folyadék-folyadék extrakciót használják.
Fogalma: Az a vegyipari eljárás, amelyben egy folyadék valamelyik összetevőjét egy oldószerbe visszük át.
A szennyvíztisztításban az egyik folyadékfázis a szennyvíz. Az extrakció egy vagy több fokozatban végezhető. A szennyvíztisztítási gyakorlatban az egyik legfontosabb feladat a fenoltalanítás.
Ebben az esetben az extrakció a szennyvíz és az oldószer (benzol, éter, szén-tetraklorid) intenzív, néhány perces keverésből és a két fázis szétválasztásából áll.
Ha egyszeri extrakció elegendő, a vizes fázis a további kezelésre (pl. biológiai tisztítás) elvezethető. 326
V. pH-szabályozás:
A szennyvíztisztításban gyakori feladat a pH szabályozása, ami általában semlegesítést jelent.
A semlegesítés célja: a pH élettani szempontból megfelelő határok között tartása, illetve különféle technológiai célokra annak beállítása.
Hazánkban a szennyvizek pH-ját törvények írják elő. A biológiai szennyvíztisztítás zavartalansága csak szűk: 6,5-8,5 értékek közötti pH-tartományban valósítható meg.
Technológiai jellemzés:
A szennyvíztisztítási gyakorlatban ugyanabban az üzemben savas és lúgos szennyvizek is keletkeznek.
Néhány esetben a keletkező savas vizek savassága és lúgos vizek lúgossága kiegyenlíti egymást. 327
Technológiai jellemzés: 1. Semlegesítés mészkővel: Általános savval (HA) a semlegesítési reakció a következőképpen megy végbe: 2 HA + CaCO3 = CaA2 + H2O + CO2 A keletkező szén-dioxid az oldatból eltávozik. A mészkövet mészkőliszt vagy darabos mészkő formájában alkalmazzák.
2. Lúgos vizek semlegesítése: A semlegesítéshez általában kénsavat, a legolcsóbb erős ásványi savat használják 10 %-os koncentrációban. 328
Technológiai megvalósítás:
A semlegesítő berendezést nem szabad zárt helyen létesíteni. A semlegesítőben mindig keletkezhet CO2, akár a semlegesítendő szennyvíz, akár a semlegesítő ágens CO32- tartalmának savas hatására létrejövő bomlása folytán.
Mivel a levegőnél nagyobb sűrűségű a helyiségből a levegőt kiszoríthatja és fulladást okoz.
329
A semlegesítők műtárgyaihoz, szerkezeteihez értelemszerűen korrózióálló anyagokat használnak.
A semlegesítőkben maró hatású vegyszerekkel dolgoznak, ezért tárolásukat zárt tartályokban, szállításukat zárt csővezetéken, porszerű anyagok esetében zárt csigás szállítóvezetéken célszerű megtervezni.
A semlegesítés megvalósítható szakaszos üzemben.
Egy tipikus, szakaszos üzemben működő berendezés vázlatát szemlélteti a 35. ábra.
folyamatos
vagy
330
35. ábra Szakaszos üzemű semlegesítő-berendezés
(1: érkező nyersvíz, 2: 10 %-os kénsav, NaOH vagy Ca(OH)2, 3: pH-ellenőrzés, 4: semlegesített víz elvezetése, 5: kiülepedő iszap, 6: iszapeltávolítás)
331
VI. Oxidáció és fertőtlenítés:
Azt a kémiai folyamatot nevezzük oxidációnak, amelynek során egy elem vagy vegyület oxigént vesz fel vagy hidrogént veszít, illetve elektront ad le, tehát pozitívabbá válik.
A szennyvíztisztítás során alkalmazott típusai: 1. Klóros oxidáció: A klórgáz vízben való oldódásakor hipoklórossav keletkezik, amely folyamat a következő egyenlet szerint megy végbe: Cl2 + H2O = HOCl + HCl
Ez a hipoklórossav a vízhez hasonló molekulaszerkezete miatt könnyen behatol az élő sejtekbe, ahol az enzimrendszerrel irreverzibilis reakcióba lép és így fejti ki mérgező (oxidáló) hatását.
Elsősorban baktériumok alkalmazzák.
elpusztítására,
azaz
fertőtlenítésre 332
2. Klór-dioxidos oxidáció:
A klór egyes vegyületekkel, így a fenol-származékokkal olyan reakcióterméket hoz létre, amelyek a víznek kellemetlen ízt és szagot adnak.
Ez a hatás nagymértékben kiküszöbölhető klór-dioxid használatával, amelyet a felhasználás helyén nátrium-kloritból sósav vagy klór hozzáadásával állítanak elő. 5 NaClO2 + 4 HCl = 4 ClO2 + 5 NaCl + 2 H2O 2 NaClO2 + Cl2 = 2 ClO2 + 2 NaCl
A klór-dioxid a klórnál 2,5-szer hatásosabb oxidálószer, hatása gyakorlatilag nem függ a szennyvíz pH-jától (4-8 között).
Ugyanakkor az oxidáció sebessége is nagyobb.
A robbanásveszély azonban fennáll. 333
3. Kálium-permanganátos oxidáció:
A kálium-permanganátot nem annyira fertőtlenítésre, mint inkább egyéb oxidációra használják más oxidációs vagy adszorpciós folyamatokkal kombinálva.
Ha íz- és szagrontó anyagok eltávolítására alkalmazzák, az előklórozást követően adagolják, vagy pedig a káliumpermanganát adagolását aktívszén-szűrés követi.
Előnyös tulajdonsága, hogy vízben oldva mangán-dioxid-hidrát csapadékot is képez és ez kitűnő adszorbens. Emiatt adagolását pehelyleválasztásnak kell követnie (ülepítés, szűrés).
Az oxidáló hatás kifejtéséhez 15-30 perces tartózkodási idő szükséges. 334
4. Ózonos oxidáció:
Az ózon (O3) nagyon erős oxidálószer. A nagy szerves molekulákat roncsolja és vízben jól oldódó, kevésbé illó, oxigénben gazdag, kisebb molekulákra bontja.
Vannak olyan szerves anyagok, amelyek e hatásnak ellenállnak, pl. a kloroform, a benzol, az alifás alkoholok, a szerves klórtartalmú növényvédőszerek.
Az ózon nem stabil molekula, vízbe kerülve 6-8 perc alatt teljesen szétbomlik oxigénre. Minél nagyobb a víz pH-ja ez a bomlás annál gyorsabban megy végbe. A pH-tól azonban nem függ az ózon hatása.
A vírusokkal szemben sokkal hatékonyabb a klórnál. További előnye, hogy oxidációs termékei ízt és szagot nem okoznak, sőt a víz kellemetlen ízét és szagát is megszünteti. 335
Technológiai megvalósítás:
A klórgáz palackokból vagy hordókból táplálják reduktorok segítségével a megfelelő helyekre. Gyakori az a megoldás, amikor előbb klóros vizet készítenek, majd ezt juttatják a vízbe.
Bejuttatás után fontos a megfelelő keverés, erre a célra leggyakrabban propelleres vegyszerbekeverőt használnak.
Az ózont a levegő oxigénjéből nagyfeszültségű kondenzátor lemezei közötti csendes kisüléssel hozzák létre, majd különböző módon juttatják a szennyvízbe:
vízoszlop alatti buborékoltatás turbinás elkeverés injektoros bekeverés négyoszlopos buborékoltatás.
Az oxidáció beilleszkedése a teljes technológiai képbe:
A szennyvizek fertőtlenítését mindig a tisztítási folyamat végén végzik.
336
36. ábra Buborékoltató ózon-bekeverés (1: víz, 2: ózon, 3: ózonnal kevert víz)
337
37. ábra Fertőtlenítő medence
338
38. ábra Fertőtlenítő medence
339
SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEPEK TERVEZÉSE
340
A tervezés feladata az optimális szennyvíztisztítási technológia kialakítása, az ennek megvalósításához szükséges műtárgyak és berendezések helyes megválasztása, megszerkesztése, sorrendbe állítása, összekapcsolása és egységes rendszerré kovácsolása.
1. Általános tervezési szempontok A műszaki tervezésnek három szakasza van:
Feladatkitűzés és tervezési döntés-előkészítés (előmunkálatok tanulmányok).
Kiviteli döntés-előkészítés (beruházási program, beruházási javaslat és ezeket alátámasztó tervek).
Műszaki tervdokumentáció kivitelezése. Az első két szakaszt előkészítő tervezésnek nevezzük.
341
Előkészítő tervezési munkák: A víztisztító telep létesítéséhez a tervezés során két adatcsoport beszerzése és feldolgozása szükséges:
A tisztítandó szennyvíz mennyisége és minősége.
A tisztított szennyvízre vonatkozó mennyiségi minőségi igények illetve követelmények.
és
342
Az előkészítő tervezés első szakaszában a következő feladatokat kell elvégezni:
A tisztítandó és a tisztított szennyvíz mennyiségének meghatározása településfejlesztési, iparfejlesztési tervekből kiindulva a vonatkozó műszaki normák figyelembevételével gazdasági mérlegelés alapján.
A tisztítandó szennyvíz minőségi jellemzőinek minél pontosabb meghatározása vízminőségi vizsgálatokkal.
A tisztítandó szennyvíz mennyiségi és minőségi jellemzői időbeli változásainak meghatározása és értékelése.
A tisztított szennyvízre vonatkozó minőségi meghatározása, befogadók terhelhetősége, stb.
Különböző minőségű vizek vagy különböző minőségi igények esetében annak eldöntése, hogy együttes vagy külön tisztítást végezzünk-e (ipari és kommunális szennyvíz).
követelmények
343
A tisztítótelepek helyének meghatározása a csatornázási rendszerhez való kapcsolódás, a településfejlesztési, városrendezési, környezetvédelmi szempontok, stb. mérlegelésével.
A tisztítótelep tervezett kapacitásának megállapítása, a kiépítési lépcsők egyidejű meghatározásával, hálózatfejlesztés és bővítési szempontok figyelembevételével.
A tisztítási technológia jellemzőinek meghatározása: technológiai célok, eljárások, az egységesíthetőség figyelembevételével.
Gazdasági értékelés: beruházási, gazdasági mutatók képzése, stb.
Szociálpolitikai, kultúrpolitikai és környezetvédelmi értékelés: a csatornázottság mértékének alakulása, a befogadó vízfolyások minőségének védelme illetve javítása, iszapelhelyezés.
üzemeltetési
költségek,
344
Az előkészítő tervezés második szakaszában készül el az a dokumentáció, amely a beruházás műszaki és pénzügyi lebonyolításához szükséges leglényegesebb adatokat tartalmazza. Ezt beruházási javaslatnak nevezzük.
Műszaki tervdokumentáció:
A dokumentációk tartalmára vonatkozóan az alábbi szempontokat kell figyelembe venni:
Az építési munkák (műtárgyak, épületek, tereprendezés) és a technológiai gépészeti munkák tervezése komplex tervezési szemléletet és magas színvonalú koordináltságot igénylő feladat. 345
A tervezés alapja egy működési folyamatábra, melyen a teljes technológiai folyamat megjelenik a fő méretezési és üzemállapoti jellemzőkkel.
Műtárgyak, csövek, gépészeti berendezések hidraulikai méretezése, hogy az optimális áramlási, sebességeloszlási, ülepedési, keveredési viszonyok alakuljanak ki.
Az üzemelési feltételek (üzemtechnológia, méréstechnika, irányítástechnika, stb.) állandó figyelemmel kísérése, ellenőrzése.
346
A szennyvíztisztító telepek rohamos kiépítése felvetette egyes berendezések, műtárgyak egységes kialakításának, tipizálásának szükségességét.
Az egységesítés előnyei: a műszaki színvonalat. Emeli a gazdasági hatékonyságot. Segít a reális költségek felmérésében. Emeli
347
2. Szennyvíztisztító telepek különleges tervezési szempontjai
A szennyvíztisztító telepek kialakításában a környezetvédelmi és gazdasági szempontok dominálnak, amelyek a lakosság érdekeit lényegesen, bár közvetve védik. A nagyságrend, a technológiai célok és eljárások összefüggései:
A szennyvíztisztító telep technológiai megoldásának alapja a szennyvízhozam.
A fő szempont az ún. nagyvonalú tervezés, tehát hogy minél több eljárást és műveletet fogjunk össze egyetlen egységben és egyetlen műtárgyban. 348
A nagyságrend, a technológiai célok és eljárások összefüggései:
Minden nagyságrendhez a lehető legegyszerűbb technológiai megoldást kell megtalálni a gazdasági tényezők helyes mérlegelésével.
Ezekhez a műtárgyakhoz még járulékos létesítmények is társulnak, melyek nélkül a telep nem teljes. Ilyen a hozzájáró út, a kerítés, térvilágítás, a szociális és kezelőépület, valamint a laboratórium, mely a mindennapos rutinellenőrzéseket végzi. 349
Helyszínrajzi és magassági elrendezés:
A helyszínrajzi elrendezés szempontjait a következő fontossági sorrendben kell figyelembe venni: Egyszerűség,
a műtárgyak elaprózásától párhuzamos egység) óvakodjunk.
(sok
Tömör
műtárgy-csoportosítás, amit lehet célszerű egybeépíteni.
Áttekinthetőség,
a technológiai folyamatok és a szennyvíz útjának nyomonkövethetősége. összekötő vezetékek hossza a lehető legkisebb legyen. 350
Az
Mindezeket a szempontokat nehezíti, hogy a szennyvíztisztító telepek a legritkább esetben épülnek ki véglegesen, azok bővíthetőségéről gondoskodni kell!
A bővítés három módszerrel oldható meg:
Belső átalakítási munkával, a teljesítményének növekedésével.
tisztítási
eljárás
Sorba kapcsolási eljárással, tehát az első lépcső a későbbi lépcsők előtisztító egységévé válik.
Párhuzamos kapcsolási eljárással, tehát a műtárgyakat megkettőzzük és a szennyvizet a párhuzamos egységekre szétosztjuk. 351
A helyszínrajzi elrendezésen kívül fontos a magassági elrendezés is, mert az építési és az üzemeltetési költségek függenek tőle.
Pl. kis telepeken kétszintes ülepítőbe csak akkor gazdaságos a gravitációs berendezés, ha azt nem kell mélyen a föld alá helyezni, mivel mind a tömege, mind a mélysége igen nagy.
A helyes magassági elrendezés irányelvei:
A tisztítótelepen belüli esésvesztés a lehető legkisebb legyen.
A műtárgyak lehetőleg se túl mélyre süllyesztve, se túl magasra emelve, feltöltésre alapozva épüljenek. 352
Üzembiztonsági és egészségügyi szempontok:
A telep működésében előforduló üzemzavarok okozta károk elhárítása illetve csökkentése végett a tartalék egységeken kívül lehetővé kell tenni egyes berendezések kiiktatását (megkerülő vezeték, vészkiömlő).
A munkavédelmi és egészségvédelmi telepeken nagy súllyal jelentkeznek.
Itt elsősorban szükségesek.
Ezért a szennyvízzel való közvetlen érintkezés elkerülésére minél nagyobb mértékű gépesítést kell tervezni, illetve a beleesés és a fröccsenés elleni védőberendezések kialakítása szükséges.
Fontos, hogy a műtárgyak, csatornák, gépi berendezések vízsugárral lemoshatók legyenek. A kezelők részére megfelelő öltöző- és mosdóhelyiség kialakítása szükséges.
a
kezelőszemélyzet
szempontok
egészségét
védő
szennyvíztisztító intézkedések
353
3. Energiaellátás, irányítás- és hírközléstechnika
A szennyvíztisztítás számos feladatának ellátása villamos berendezések alkalmazását igényli. Ezek a következő három szakterületbe sorolhatók: Energiaellátás Irányítástechnika Hírközléstechnika
Az energiaellátás körébe tartoznak a berendezéseket működtető motorok, világítás, villamos fűtés, stb.
Az irányítástechnika körébe tarozik a létesítményekben végbemenő technológiai folyamatok vezérlése, szabályozása, ellenőrzése.
A hírközléstechnika egyre nagyobb szerepet játszik a nagyobb, összetettebb és területileg is kiterjedt rendszerekben. Feladatai rendszerint összefonódnak az irányítástechnikával. 354
A SZENNYVÍZTISZTÓ TELEPEK ÜZEMVITELE, AZOK KÖRNYEZETVÉDELMI PROBLÉMÁI
355
A környezetvédelmi problémák és igények fokozódásával szükséges a szennyvíztisztító rendszer tágabb körű értelmezése.
Ezt az igényt az alábbiak támasztják alá:
A hagyományos szennyvíztisztítási szemlélet elsősorban a szennyvíztisztító telepi folyamataira épül. A tervezés hagyományos szemléletű, a tervező állandó vízhozamot és vízminőséget tételez fel.
A szennyvíz transzportálása során figyelembe kell venni: A szennyvízgyűjtő és szállító csatornahálózatot. A telepi tisztítórendszert. Az elhelyezést és a hasznosítást lehetővé tevő természetet.
A biológiai szennyvíztisztítást az ipari eredetű toxikus anyagok egyre nehezebbé, bizonytalanabbá teszik, így ezek előtisztításáról gondoskodni kell. 356
A teljes szennyvíztisztító rendszer értelmezése:
A 40. ábrán látható blokkdiagram a fent említett szemléletnek megfelelően egy mai korszerű szennyvíztisztító rendszer lépéseit illetve egységeit szemlélteti.
A teljes szennyvíztisztító rendszer első egysége az ún. előtisztító rendszer (1). Nemcsak az ipari szennyvizek, hanem a települési szennyvíz is tartalmazhat olyan szennyeződéseket (pl.: vendéglátóiparból származó nagyobb mennyiségű zsír, gépkocsi szervizállomások fáradt olajai) melyek előtisztítást tesznek szükségessé, biztosítva így a csatornahálózat és a telep zavartalan működését.
A második jelű blokk a csatornahálózat (2) szennyvíztisztítással kapcsolatos szerepköreit képviseli.
357
39. ábra Szippantott szennyvíz fogadó műtárgy
358
A blokkdiagramon a 3-5. jelű műveletek célja a tisztítótelepi előtisztítás, vagyis a szennyvíz durva szennyezőanyagainak eltávolítása.
Ezeket a műveleteket követik a korábban részletesen tárgyalt főtisztítási műveletek (6: biológiai vagy kémiai), melyek a szennyvíz szerves szennyező anyagait olyan iszapanyaggá alakítják át, mely iszap a szennyvízből egyszerű műveletekkel eltávolítható.
A tisztítótelep utolsó műveleti blokkja az utótisztító (7-8), ami utókicsapatás, tavas szennyvíztisztítás, mikroszitaszűrés, lassúszűrés, illetve gyorsszűrés lehet.
359
A tisztítási műveletek által a szennyvízből eltávolított anyagok és iszapok az iszapkezelő műveletekkel (9-10) válnak elhelyezhetővé, illetve hasznosíthatóvá.
A tisztított szennyvíz befogadóba (12) vezetése előtt a fertőtlenítési lehetőséget (11) mindenkor biztosítani kell.
A telepi szennyvíztisztítás és a környezet között közvetlen kapcsolat a 10. és a 12. ponton van. 360
Hogy a kapcsolat a környezetvédelmi igényeket kielégítse a tisztítási műveletek számát, azok kombinációját és a tisztítás mértékét kell megfelelően megválasztani.
Egyes esetekben a kétlépcsős biológiai tisztítórendszer nyújt megfelelő mértékű tisztítást.
A tisztított szennyvíz természetesen nemcsak befogadókba vezethető, hanem hasznosítható is. 361
40. a. ábra A teljes szennyvíztisztító rendszer értelmezése
362
A debreceni szennyvíztisztító mű
A városból és a környékbeli településekről beérkező átlagosan 45.000 m3/nap mennyiségű szennyvizet a város dél-nyugati részén lévő Szennyvíztisztító Üzem fogadja.
A szennyvíz körülbelül egy napot tartózkodik az Üzemben, ezalatt két lépcsős tisztítási folyamat zajlik, majd az Európai Unió előírásainak is megfelelő minőségben a Debrecen mellett húzódó Tócó-patakba kerül.
A szennyvízből kinyert szennyvíziszap technológiával kerül hasznosításra.
korszerű 363
40. b. ábra A teljes szennyvíztisztító rendszer értelmezése
364
41. ábra A debreceni szennyvíztisztító mű látképe
365
A szennyvíztisztító telepek környezetvédelmi problémái
A szennyvíztisztító telepek működése során fellépő környezetvédelmi problémák az alábbi területeket érintik: Ipari
szennyvizek kezelése.
Szag-emisszió,
működési hatás a környezetre.
tisztított szennyvíz elhelyezése.
A
és
az
iszapok
megfelelő 366
1. Ipari szennyvizek és azok kezelése: Az ipari szennyvizek a biológiai szennyvíztisztítás szempontjából két fő csoportba sorolhatók: a.) Olyan szennyező anyagokat tartalmazók, amelyek a normális üzemelési körülmények között a biológiai szennyvíztisztító telepen kielégítő mértékig eltávolíthatók.
Ilyen komponensek: Biológiailag bontható szerves anyagok (BOI5). A szuszpendált állapotú lebegő anyagok (SS). Ammónia (NH4+, NH3).
b.) Olyan szennyező anyagokat tartalmazók, amelyek a normális üzemelési körülmények között a biológiai szennyvíztisztító telepen nem vagy csak elégtelen mértékig távolíthatók el.
Ilyen komponensek:
Nehézfémek (réz, ólom, nikkel, cink, stb.) Szerves anyagok (metilén-klorid, metil-etil-keton, aceton. Stb.) 367
Az ipari szennyvizek hatása a szennyvíztisztításra:
A csatornahálózatra: eltömődés (zsír, olaj), korrózió (savas szennyvíz), robbanásveszély (üzemanyagok).
Rácsokra és előtisztítókra: úszó- és lebegőanyag túlterhelés, kemény anyagok aprítása.
Ülepítőkre: rosszul ülepedő anyagok (zsír, olaj), magas szuszpendált lebegőanyag-tartalom miatti nagy iszapmennyiség.
A biológiai tisztítómedencére: iszapfelfúvódás, habproblémák, a toxikus anyagok a lebontást gátolják, stb.
Iszaprothasztásra: nagy mennyiség esetén túlterhelés, felülúszó iszap képződése, pH-problémák, toxikus anyagok.
Iszapelhelyezésre: toxikus és természetidegen anyagok jelenléte.
Mindezeket figyelembe véve az ipari szennyvizeket elő kell tisztítani! 368
Az előtisztítás célja:
A szennyvíztisztító rendszer védelme.
A környezet védelme.
A szennyvízzel kapcsolatba kerülő emberek védelme.
A lakosság védelme.
Az ipari szennyvizek előtisztítása:
A kivitelezésnek az alábbi formái ismeretesek:
A sajátos szennyező anyagoknak a keletkezés helyén (pl. ipartelepen) történő eltávolítása.
Biológiai tisztítást követő utótisztítás.
Hagyományos biológiai tisztítási technológia továbbfejlesztése (aktívszén adagolás, kémiai oxidálószerek alkalmazása). 369
A leghatékonyabb ezek közül a kibocsátó telepen történő szennyezőanyag eltávolítás (szakember ellátottság, laboratóriumi háttér), így gyakran az ipari szennyvizek az előtisztítás után a kommunális eredetű szennyvizekkel tisztíthatók együtt.
Maga a művelet függ a szennyezés típusától, így lehet:
Fizikai művelet: elpárologtatás, adszorpció, hígítás, ki-levegőztetés, ülepítés, szűrés, centrifugálás, stb.
Kémiai művelet: oxidáció, kicsapatás, semlegesítés, telenítés, emulzióbontás, derítés, extrakció, ioncsere, stb.
Biológiai kezelés.
művelet:
aerob
kezelés
csepegtetőtesten,
méreg-
anaerob 370
2. Szag-emisszió, szagszabályozás:
A szennyvíz szennyező anyagai a csatornahálózatban és a szennyvíztisztító telepen:
Szeparálódhatnak (pl. a csatornában leülepedhetnek).
Átalakulhatnak (oxidáció révén).
Keletkezhetnek (közbenső vagy végső oxidációs vagy redukciós termékek).
Illetve változatlanul átjuthatnak.
Mindezeket a hatásokat figyelembe véve kellemetlen szagok keletkezhetnek.
371
A szennyvíztisztító telepen létrejövő konkrét szagforrások:
Hidrogén-szulfidot tartalmazó szennyvíz. Ipari szennyvizek. Rácsszemét. Felszínre úszott iszap. Iszapsűrítő medence. Szerves anyagokkal túlterhelt biológiai szennyvíztisztítási folyamatok. Iszapégetők és rothasztók.
Legnagyobb gondot a kén-hidrogén, az ammónia, valamint a szerves gázok (merkaptánok, indol-vegyületek) jelenléte okozza. 372
A szennyvíztisztító telepen létrejövő szagok mérése:
A szagot azonosítani, illetve mérni kell. Szagmérésre olfaktométereket (műszer) vagy szagpaneleket (emberek egy csoportja) használnak.
Olfaktométer működési elve az, hogy a szagokat szagmentes levegővel hígítják, végül a szagküszöb érték adódik ki, amely valamely szagtartalmú gáz vagy folyadék, mint a minimális szagkoncentrációja, ami még kimutatható.
A másik eljárás a szagpanel, a személyek olyan csoportja, akiket a szagok észlelésére kiválasztanak. A szaganyagok és szagküszöb érzékelési értékei természetesen eltérőek. 373
A szagokkal kapcsolatba is egy határérték-rendszert használnak, ha a szakküszöböt az emisszió meghaladja, annak közömbösítéséről illetve csökkentéséről gondoskodni kell.
A szagproblémák kiküszöbölése, a szagvegyületek eltávolítása:
Kémiai úton: klórozás, hidrogén peroxidos kezelés, a szennyvíz oldott oxigén mennyiségének növelése, ózonozás, pH-szabályozás, kalcium-nitrát adagolás a csatornarendszerbe, mely meggátolja a kén-hidrogén képződést.
Mechanikai illetve biológiai úton: szageltávolító toronnyal, mely egy töltetes torony és benne alulról a tisztítandó gázok felfelé áramlanak. A szag a toronyban átalakul és a megtisztított gáz a levegőbe távozik. Szag maszkírozás, biofilterek és levegőszűrők alkalmazása.
Egyéb módszerek: maszkírozás, égetés, adszorpció, abszorpció.
374
Néhány konkrét megoldás a szaghatás csökkentésére
375
Néhány konkrét megoldás a szaghatás csökkentésére
376
A szagkiküszöbölés alapja az anaerob állapot keletkezésének megakadályozása és/vagy a szagvegyületeket produkáló organizmusok aktivitásának gátlása ill. leállítása.
Egyes tisztítóberendezések lefedése csak részmegoldásnak tekinthető. A teljes értékű megoldás a szennyvíztisztító telepen keletkezett szagvegyületek összegyűjtése és annak valamilyen levegőtisztító rendszerbe jutása.
Természetesen a szagprobléma legtökéletesebb megoldása a szagok keletkezésének megakadályozása.
A szagok elleni védelem alapja a tisztítótelep megfelelő tisztántartása, ami azt jelenti, hogy az üzemeltetőnek a merülőfalakat, a válaszfalakat, a bukókat, az elvezetővályúkat, csatornákat, az iszapakkumulálódás helyeit rendszeresen tisztítania kell.
A szagszabályozás és a normál szennyvíz tisztítás összehangolása nagyon fontos. 377
3. A tisztított szennyvíz és a szennyvíziszapok megfelelő elhelyezése:
Környezetvédelmi szempontból rendkívül fontos a szennyvíziszapok megfelelő kezelése és a tisztítás eredményeképpen létrejövő víz elhelyezése.
Ezekez a problémákat részletesen fogjuk tárgyalni.
a
továbbiakban
378
TISZTÍTÓTELEPEK FENNTARTÁSA, KAPACITÁSBŐVÍTÉS, MINŐSÉGI MUTATÓK JAVÍTÁSA, REKONSTRUKCIÓS PROBLÉMÁK
379
I. A szennyvíztisztító telepek üzemeltetése: a.) Az üzemeltetés személyi eszközei:
A szennyvíztisztító telepekkel kapcsolatos személyi szükséglet három csoportból tevődik össze: a tervezők, kivitelezők és az üzemeltetők.
A tervezők és a kivitelezők feladata bizonyos idő után befejeződik, de az üzemeltetőké folyamatosan tartó.
Az üzemeltetők közvetlenül felelősek a tisztítóberendezések fenntartásáért és annak hatékony működéséért.
Felelőségük egyre inkább növekvő, hiszen az igények is a növekvő tendencia irányába mutatnak. A szennyvíztisztítás és a környezet közötti összhang elérésében az üzemeltető 380 kulcsszerepet játszik, felelős feladatkört tölt be.
A természet bizonyos mértékű szennyvíztisztításra igénybe vehető. Ez gazdasági kérdés is.
A befogadóban lejátszódó öntisztulás és az elszikkasztott szennyvíz talajbeli tisztulásának mértékét azonban lehetőleg már tervezéskor kell meghatározni.
Az üzemeltetők feladatkörei: Az üzemeltető képzettségével szembeni igény függ: A telep nagyságától. A telep fajtájától.
Nagy telepeken, ahol számos üzemeltető dolgozik, az üzemeltető a szennyvíztisztítás egy vagy több fajtájának specialistája.
Kis telepeken az üzemeltető mindenhez értő kell, hogy legyen. 381
Az üzemeltető fő tevékenységi körei:
Új telep esetén már a létesítéskor jelen kell lennie, hogy a telep teljes felépítését, a berendezéseket és azok működését megismerhesse.
Régi telep felújításakor az üzemeltető a konzultáló tervezőnek értékes tanácsokat adhat a szennyvíz jellemzéséről, forrásairól, és a berendezések teljesítményéről.
A működő telep üzemét irányítja, felelős azért, hogy optimálisan működjön. Munkájának fő célja a befogadó védelmének biztosítása úgy, hogy a telep hatásfoka állandóan kifogástalan legyen.
Fel kell ismernie a telepfejlesztés, a berendezések korszerűsítésének szükségességét, a laboratóriumi igények változását.
A telepi látogatásokat nagy gonddal és a biztonsági előírások betartásával kell lebonyolítania. 382
Az üzemeltető fő tevékenységi körei:
A szennyvíztisztító telepek esztétikai látványának jó megítéléséről szintén gondoskodnia kell.
Tudását folyamatosan fejlesztenie kell.
Bizonyos laboratóriumi előírásoknak megfelelő eljárásokat ismernie és használnia kell ahhoz, hogy a mintákat ellenőrizhesse, és ha szükséges a telep üzemét módosítsa.
Alapvető hidraulikai, elektronikai ismereteinek kell lennie.
Gondoskodnia kell arról, hogy a telep üzeme biztonságos legyen, a balesetveszélyt pedig ki kell küszöbölnie. 383
b.) Az üzemeltetés nem személyi eszközei: 1. Központi létesítmények:
A műtárgyak és a berendezések üzemeléséhez szükséges feltételeket (személyi, áramellátás, vegyszerigény, szabályozó berendezések, tömítések) biztosítani kell.
Ezek megbízható működéséről ellenőrzéssel gondoskodni kell.
A lehetséges hibákat ki kell küszöbölni, illetve fel kell készülni azok gyors elhárítására. 384
2. Csőhálózat fenntartása:
A helyes üzemben tartás előfeltétele a hálózatról pontos méretarányos térkép megléte. Ennek segítségével a szennyvíz útja nyomonkövethető.
A legveszélyesebb és a leggyakrabban előforduló meghibásodás a korrózió vagy egyéb okokból származó csőtörés.
Gondoskodni kell a hálózat gyors javításáról, a szennyvízáram lezárásáról, illetve a berendezések működésének szüneteltetéséről. 385
3. Műszerezés, automatizálás:
A mai modern technika lehetővé teszi azt, hogy a telepeken történő üzem, annak ellenőrzése, a hibák jelzése ne személyi feltételekhez legyen kötve, hanem a telepek magas fokú automatizáltsággal legyenek felszerelve.
Természetesen a személyi szükségletet teljesen nem lehet és nem is szabad kiküszöbölni.
Az automatizálás célja: a szolgáltatás folyamatosságának és zavartalanságának biztosítása, a dolgozók védelme, a hibák megelőzése és a költségek csökkentése. 386
Az automatizálás megoldásának lehetőségei:
Távjelző berendezések: Távjelzés alatt a különféle műszerek által mért üzemi adatok egy központi helyre való átvitelét értjük.
Központi üzemellenőrző és irányító berendezések: A jelzések alapján született utasításokat is automatikusan továbbítják.
Távműködés: Az ún. működtető kapcsolókkal központ helyről végzik a gépek indítását, leállítását, a kapcsolók zárását és nyitását.
Teljes automatizálás: A berendezések a jelzéseket a központba továbbítják, az üzemállapotot értékelik, kiszámítja a szükséges teendőket és ennek megfelelően automatikusan elindítja az érintett távműködtető berendezést. 387
4. Gazdasági kérdések:
A szennyvíztisztító telepek tervezésében, építésében és üzemeltetésében arra kell törekedni, hogy a költségek minél kisebbek legyenek.
A költségek típusai:
Beruházási költségek: Egy telep többfajta létesítményből áll. Ezek méretezésénél a minimális költségek elérésére kell törekedni, melyet több tényező is befolyásol (a szennyvíz minősége és mennyisége, a tisztított szennyvízzel szembeni elvárások).
Önköltség: Az üzemeltetésnél is a gazdaságosságra kell törekedni. Itt a költségek a következő részekből tevődnek össze: anyag-, energia- és munkabér költségek, a munkabérek adója, egyéb közterhek, amortizáció mértéke, rezsi költségek. 388
II. Kapacitásbővítés, rekonstrukciós problémák:
A szennyvíztisztító telepek a legritkább esetben épülnek ki véglegesen, azok bővíthetőségéről gondoskodni kell.
A megnőtt szennyvízhozamot fel kell tudni dolgozni úgy, hogy a berendezések ne legyenek túlterhelve, illetve a megkövetelt tisztítási hatásfok folyamatosan biztosítva legyen. Ehhez a telep bővítése szükséges.
A bővítés három módszerrel oldható meg:
Belső átalakítási munkával, a tisztítási eljárás teljesítménynövekedésével.
Sorba kapcsolási eljárással, tehát az első lépcső a későbbi lépcsők előtisztító egységévé válik.
Párhuzamos kapcsolási eljárással, tehát a műtárgyakat megkettőzzük és a szennyvizet a párhuzamos egységre szétosztjuk. 389
A tisztítási eljárás teljesítménynövekedését gyakran oldják meg vegyszeradagolással, mely egyszerű és a költségeket nem növeli meg túlzott mértékben.
A sorba kapcsolásnál fontos, hogy a korábban megépített lépcsőket előnyösen és gazdaságosan fel tudjuk használni és azok a később megépített berendezéseket jól kiegészítsék. Működésüket összhangba kell hozni.
A párhuzamos kapcsolásnál a műtárgyak többszörözésén van a hangsúly, ami lehetővé teszi a nagyobb vízhozam feldolgozását és a megkívánt minőség további folyamatos biztosítását.
Nagy gondot kell arra fordítani, hogy ne „aprózzuk” el a rendszert, minden szennyvízosztás esésvesztés és egyben hibaforrás is. 390
A fenti módszerek egymással vegyíthetők is, sőt kombinálni is kell őket, hogy pl. a mély elhelyezésű rácsot és szivattyúházat, sőt a homokfogót is mindjárt a véglegesre méretezzük és a bővítés csak belső gépészeti átalakítást vonhat maga után (szivattyúcsere, kézi tisztítású rács gépesítése).
A berendezések hosszú ideig történő használata és azok öregedése, amortizációja szükségessé teszi a telepek rekonstrukcióját.
Ezek alapja szintén a megfelelő ellenőrzés, és a problémák kiküszöbölése.
391
III. Minőségi mutatók javítása:
A szennyvíztelepek működésének folyamatos ellenőrzése lehetővé teszi a minőségi mutatók nyomon követését, az azokban bekövetkező változások észlelését.
A korszerű technika és az automatizált üzemeltetés lehetősége, a környezetvédelem növekvő fontossága olyan igényt is támaszt, hogy a tisztított víz minőségét javítsuk.
A minőségi mutatók javításának egyik lehetséges módja a fentiekben tárgyalt kapacitásbővítés illetve a berendezések bővítése, mely által a technológiában akár új lépéseket is lehet alkalmazni, abból a célból, hogy a tisztított víz minőségét javítsuk.
392
A minőség javításának eszköze lehet továbbá a kémiai tisztító műveletek alkalmazása (pl. fertőtlenítés), melyek segítségével a tisztított víz közel ivóvíz minőségűvé válik.
Az ún. utótisztítás a víz minőségét tovább növeli. Ennek célja a szennyvízben maradt lebegő és oldott anyagok eltávolítása.
a.) Lebegőanyag eltávolítás:
Ez a folyamat történhet mikroszűréssel, gyorszűréssel, lassúszűréssel és vegyszeradagolással. Ezek hatékonysága 10-80 % tartományba esik, átlagosan 55 %-ra tehető.
A szűrési eljárások a korábban tárgyalt előtisztítási eljárásoknak felelnek meg, azzal a különbséggel, hogy itt a finomszűrésen van a hangsúly.
A vegyszeres kezelés, mint utótisztítás az előülepítő vagy az utóülepítő után kapcsolt medencében valósítható meg. Az alkalmazott vegyszerek: polielektrolitok, alumínium-szulfát, mész. 393
42. ábra Utóülepítő építése
394
b.) Oldott anyag eltávolítás:
A tisztított szennyvíz fő tápanyagai a foszfor és a nitrogén. Ezek az eutrofizációt gyorsítják, az algák szaporodását ösztönzik, így ezeket is célszerű eltávolítani.
A foszforeltávolítás történhet kémiai úton kicsapatással (fémsókkal, mésszel, alumínium-szulfáttal), vagy biológiai úton (aerob és anaerob).
A nitrogéneltávolítás elsősorban a nagyobb vízminőség igényű befogadókban követelmény (toxikus a halakra, csökkenti a fertőtlenítés hatékonyságát).
Itt is megkülönböztetünk:
Fizikai (gyorsszűrés (20-25 m), gázkiűzés) eljárásokat.
Kémiai (klórozás, ioncsere, kicsapás, adszorpció szénnel) eljárásokat.
Biológiai (eleveniszapos, csepegtetőtestes, árkos, szennyvíz-tisztító tó) eljárásokat. 395
Utótisztítás: gyorsszűrő
396
AZ ISZAPKEZELÉS ISMÉRVEI, ALAPELEMEI, ISZAPKEZELÉSI ELJÁRÁSOK
397
Az iszapkezelésről általában
A 43. ábra az iszapkezelés módszereit foglalja össze.
398
I. ISZAPSTABILIZÁLÁS
AEROB ANAEROB
II. ISZAPKEZELÉS
SÛRÍTÉS
GRAVITÁCIÓS FLOTÁCIÓS CENTRIFUGÁLIS
ISZAPKONDÍCIONÁLÁS
KÉMIAI TERMIKUS ISZAPMOSÁSOS KONDÍCIONÁLÁS
ISZAPVÍZTELENÍTÉS
VÍZTELENÍTÕ ÁGY ISZAPLAGÚNA SZÛRÕK CENTRIFUGÁK
ISZAPTÉRFOGATCSÖKKENTÕ ELJÁRÁSOK KOMPOSZTKÉSZÍTÉS ÉGETÉS/SZÁRÍTÁS
III. ISZAPELHELYEZÉS ÉS ISZAPHASZNOSÍTÁS
43. ábra Az iszapkezelés módszerei
399
I. Iszapstabilizálás
Az előülepítő fenekéről és felszínéről eltávolított felülúszott iszap kb. 5 % szárazanyag- és 95 % víztartalmú. Szaganyagot bocsát ki. Nyers iszapként ismert.
Az előülepítőből, a csepegtetőtestes és az eleveniszapos rendszerekből kikerülő keverékiszapot további stabilizálás céljából a rothasztóba szivattyúzzák.
Az iszapstabilizálás lehet: Aerob Anaerob
Mindkét rendszerre jellemző, hogy a baktériumok az iszapot a kezelés, illetve a végső elhelyezés előtt tovább stabilizálják, egyszerűbb formákká alakítják. 400
A rendszerek összehasonlítása technológiai szempontból: előtisztítás mindkét rendszerben azonos. A biológiai lépcsők csak méretük tekintetében térnek el egymástól. Az iszapág csak a rothasztó tekintetében tér el. Az
401
I/1. Aerob iszapstabilizálás:
Célja: a nyers és a biológiailag részlegesen stabilizált iszap keveréke végső elhelyezésre alkalmas (mennyiség csökkenés), biológiai szempontból stabil legyen.
A huzamosabb idejű levegőztetés biztosítja a stabilizálást, magában a levegőztető műtárgyban, fűtés nélkül.
A következő iszapokra vonatkozik: fölösiszap, fölös eleveniszap, vagy csepegtetőtestekből származó humusziszap és előülepítő iszap keveréke. 402
Előnyei:
A beruházási költségek alacsonyak, egyszerű a berendezés. A végtermékek szagtalanok. Az iszap mennyisége kevesebb.
Hátránya:
Az üzemeltetési költsége nagyobb. Hasznosítható melléktermék nem keletkezik. A stabilizálás hatékonysága a hideg hónapokban csökken.
A lejátszódó folyamatok:
Az eleveniszapos tisztítási folyamathoz hasonló. Amint a tápanyagok pótlása a reaktorban megszűnik a mikroorganizmusok saját proto-plazmájukat kezdik el felvenni, hogy a sejtfenntartási reakcióhoz energiához jussanak. Az ammónia pl. az aerob oxidáció során nitráttá alakul. 403
Technológiai megvalósítás:
A stabilizációt végezhetjük szakaszos (félfolyamatos) és folyamatos üzemű berendezésekben.
A reaktor (fermentor) kör vagy négyszögletes alakú, fedeles vagy anélküli. Benne az iszapréteg vastagsága 6 m is lehet. Mechanikai vagy diffúzoros levegőztetésű.
A tartózkodási idő kb. 20 nap.
404
Szerkezeti kialakítás:
Folyamatos üzemű rendszerhez gondoskodni kell dekantált utóülepítőről (sűrítőről) és recirkultatási lehetőségről (szivattyú), hogy az iszapkoncentráció a levegőztető térben szabályozható legyen.
Szakaszos üzemű rendszert csak földmedencéből célszerű kialakítani, ekkor a sűrítő elmaradhat (csak fermentor van).
Lehetőleg mechanikus levegőztetést alkalmazzunk.
Folyamatos üzemben a lehűlés és a fermentációs termékek felgyülemlése ellen a főrendszertől származó tisztított szennyvíznek a fermentoron történő átvezetését meg kell oldani. 405
I/2. Anaerob iszapstabilizálás: Célja:
Az iszap szerves vegyületeit stabilizált anyagokká alakítsa.
Az iszapmennyiség csökkentése.
Hasznosítható melléktermékhez jutás (pl. metán).
Patogén szervezetek elölése, illetve szabályozása.
A lejátszódó folyamatok: Az anyagcsere-folyamat négy fázisban, legalább 3 baktériumcsoport közreműködésével játszódik le. 406
1. Enzimatikus hidrolízis fázis: A nagymolekulájú vegyületeket a sejten kívüli kismolekulájú enzimek egyszerű szerves vegyületekké alakítják. 2. Savképződés fázisa: A sejtbe bediffundált hidrolízis termékek különböző anyagcsere-folyamatokon keresztül hidrogénné, széndioxiddá, savakká, alkoholokká, ammóniává és egyéb illékony savvegyületekké formálódnak. 3. Ecetsavképződés fázisa: Az alkoholok, egyes savak ecetsavvá alakulnak.
4. Metánképződés fázisa: Az ecetsavból, hidrogénből és szén-dioxidból metán képződik. 407
Anaerob átalakulási folyamatok
408
A nagy terhelésű anaerob iszapstabilizáló rendszer esetében az egyik legfontosabb tényező a keverés.
Ennek fő célja: a
tápanyagokkal
A mikroorganizmusok kerüljenek.
A teljes térfogat hasznosítható legyen.
Az iszap tápanyagtartalmát homogenizálni kell.
A melléktermékek a keverés miatt hígulnak.
Jó pH-szabályozást biztosít.
kapcsolatba
409
A baktériumfajoktól függően a különböző hőmérsékleten mehet: 20
°C alatt: pszihrofil baktériumok. A rothasztás 50-180 napig tart.
20-45
45
rothasztás
°C között: mezofil baktériumok.
A rothasztás időtartama nem hosszabb 5 napnál.
°C felett: termofil baktériumok. A rothasztás 5-12 napot vesz igénybe.
410
Technológiai megvalósítás: 1. Fűtetlen (hideg) rothasztók:
Hagyományos oldómedence, benne az ülepedés és a flotáció egyidejűleg megy végbe. Vastag falú, üveggyapotból vagy polietilénből készül. Kialakítása szerint lehet: kétkamrás vagy egykamrás medence szitaszűrő berendezéssel.
2. Fűtött rothasztó:
Hengeres, de leginkább tojás alakú berendezés. Az alsó rész kúpos, hogy az iszap itt összegyűlhessen. A tetőtípus lehet: fix vagy mozgótető. A keverést elegendő naponta 3-6-szor elvégezni 1-3 órás időtartamon át. A keverés történhet gázzal, mechanikai úton, vagy iszap recirkulációval. A fűtés melegvíz-hőcserélőn történik, melyben 60-82 °C a vízhőmérséklet. A pH-szabályozása történhet mészadagolással vagy vízmentes 411 ammóniával.
44. ábra Anaerob iszaprothasztó és gázmotorok
412
II. Iszapkezelés
A szennyvíztisztító telepen eltávolított szilárd anyagok a következők: rácsszemét homok uszadékanyag iszap.
Az iszap rendszerint folyadék vagy félig folyadék állapotú és a szárazanyag tartalma a tisztítás folyamataitól függ.
Az eltávolításra kerülő szilárd anyagok közül az iszap a legnagyobb térfogatú, így kezelése, elhelyezése az üzemeltető számára az egyik legösszetettebb feladat. 413
A legfontosabb iszapkezelési teendők: iszap víztartalmának csökkentése, így iszaptérfogat is csökken. Az iszap szerves anyag tartalmának csökkentése. Az
az
Kétféle eredetű iszap keletkezik:
Előülepített iszap: elég durva és rostos szilárd anyagok alkotják, sűrűsége a víznél lényegesen nagyobb.
Utóülepített iszap: az élettelen szerves anyagok lebontásából keletkezik. Jobban pelyhesedik, kevésbé rostos, sűrűsége a vízhez közelebb áll. 414
Az iszapkezelés típusai: II/1. Sűrítés:
Célja: az iszap térfogatának csökkentése a szárazanyag tartalom növelése. Az iszapkezelés első lépcsőjének tekinthető.
Típusai: a.) Gravitációs: A sűrítés a fenékzónában jön létre, a lebegőanyagok koncentrációja nő, miközben a szilárd részecskék egymáshoz közelebb kerülnek és tömörödnek.
Általában kör alakú sűrítőt alkalmaznak, mely közepén táplálják be az iszapot.
A tömörített iszapot a fenékről forgó iszapkaparó segítségével folyamatosan távolítják el.
A sűrítést több tényező is befolyásolja: pl. az iszap fajtája, 415 hőmérséklete, kora, a tartózkodási idő, stb.
Gravitációs iszapsűrítő
416
b.) Flotációs:
Leggyakrabban ún. oldott levegős flotációs sűrítést alkalmaznak. A készülék az ülepítőkhöz hasonló.
Az iszap a négyszög alapú sűrítő fenekén, a keverőkamrán jut a flotálózónába.
A levegő betáplálása után megkezdődik a flotációs folyamat, melynek eredményeképpen flotált iszaphoz jutunk.
Az iszap és az iszapvíz egy részét recirkuláltatják. Ennek előnye, hogy a nagy nyíróerők minimalizálhatók, a szálas anyagokat tartalmazó iszapok esetén pedig az eltömődés megakadályozható.
Hatékonyságát befolyásolja: az iszap típusa, a levegő nyomása, a recirkuláció mértéke, a levegő-szilárd anyag arány, és az esetleges vegyszeradagolás. 417
Flotációs iszapsűrítő
418
c.) Centrifugális:
A centrifugák alkalmazhatók sűrítési célokra is. Leggyakrabban az eleveniszapos rendszer fölös iszapjának sűrítésére használják.
Ismert ún. dekantáló, tányéros, valamint dobcentrifuga.
A centrifuga és az ülepítő működési elve azonos. A centrifuga olyan ülepítő, amely központi tengely körül, zárt köpennyel burkolt.
Az iszapot a tengelyben vezetik be, majd a centrifugális erők hatására a köpenyfal körzetében koncentrálódik, ahonnan egy forgócsiga közvetítésével elvezethető.
Üzemeltetését befolyásoló tényezők: a felület, tartózkodási idő, bukó és egyéb tényezők. Kb. 4-6 %-os szárazanyag tartalmú iszapot eredményez. 419
Dobcentrifuga
Tányéros centrifuga 420
Dekanter (csigás ülepítő) centrifuga
421
II/2. Iszapkondicionálás:
Célja: Az iszap víztelenítési sajátosságainak kedvezőbbé tétele. A kondicionálás tehát az iszap víztelenítése, transzportja, elhelyezése, hasznosítása előtti előkezelése.
Típusai: kémiai, termikus, iszapmosásos.
Az iszapszemcsék kondicionálást igényelnek, mert: Kis méretűek. Hidratáltak (vízzel kötődnek). Felületükön rendszerint elektrosztatikus töltést hordoznak.
422
Iszapkondicionáló eljárások: a.) Kémiai kondicionálás: A kémiai kondicionálás a víztelenítés szempontjából gazdaságos. A kondicionálás hatására az iszap 90-95 %-os nedvességtartalma az iszap sajátosságaitól függően 65-85 %-ra csökken, így az iszap szárazanyag tartalma nő.
Az alkalmazott vegyszerek lehetnek:
Szervetlen anyagok: pl.: vas(III)-klorid, mész, szénpor, hamu, stb.
Szerves anyagok: különböző polimerek, szintetikus szerves polielektrolitok, stb. Ezeket az anyagok lehetnek folyékonyak vagy szilárdak. A vegyszereket bekeveréssel juttatjuk az iszapba, melyet a vegyszerek pelyhesítenek, víztelenítenek. A folyamatot ún. keverőtartályokban végzik. A tartályok vagy nyitottak vagy zártak. Az optimális vegyszerigényt meghatározza az iszap fajtája, illetve a víztelenítési eljárás. 423
b.) Termikus kondicionálás:
Az iszap termikus kondicionálása – gazdasági okok miatt – nem terjedt el széles körben.
Ez a módszer a szennyvíziszap víztelenítési tulajdonságait a hő és a nyomás egyidejű alkalmazása révén teszi lehetővé.
A rendszer lehet folyamatos vagy szakaszos működtetésű. Az iszapot egy reaktorban kb. 200 °C-ra hevítik.
A nyomás kb.1720-2750 kPa. Az iszap tartózkodási ideje a reaktorban 15-40 perc.
A termikus kondicionálásra kétféle módszer terjedt el:
Hőkezeléses eljárás: a reaktorba nincs levegőadagolás.
Alacsony nyomású oxidáció: korlátozott mennyiségű levegőt adagolnak. 424
c.) Iszapmosásos kondicionálás:
Olyan eljárás, amelyet az anaerob rothasztású iszap vákuumdobszűrés előtti mosását szolgálja. Drága eljárás.
A mosatás célja:
Az iszapban a lúgosság csökkentése (a pH-szabályozáshoz szükséges mész mennyiségének csökkentése).
A nehezen vízteleníthető iszapszemcsék 10-40 %-ának eltávolítása.
A mosatásra egy vagy két, esetleg tetszőleges számú medence alkalmazható. A mosóvizet ellenáramban vezetik be.
A keverési idő 30-60 másodperc. Ezt követően vagy 4-24 óráig ülepítik az iszapot, vagy folyamatos sűrítésre vezetik. 425
II/3. Iszapvíztelenítés: Célja: a víztartalom olyan mértékű eltávolítása, amely a sűrítés után további nagyobb iszaptérfogat-csökkenést eredményez. Alkalmazása azt célozza, hogy az iszapelhelyezés beruházási és üzemeltetési költségei csökkenjenek.
A víztelenítési eljárást befolyásoló fontosabb tényezők: Az iszap szilárdanyag-tartalma és térfogati hozama. Vegyszerigény és költsége. A víztelenített iszap szilárdanyaga-tartalma és térfogati hozama. A víztelenítő berendezés megválasztását befolyásolja: Az iszap fajtája. A víztelenített iszap tulajdonságai. A rendelkezésre álló terület. A víztelenítési folyamatot követő iszap-elhelyezési eljárás. Üzemeltetési és fenntartási költségek.
426
Iszapvíztelenítő eljárások: a.) Iszapvíztelenítő ágy: Általában a rothasztott iszap víztelenítésére alkalmazott eljárás. A víztelenítő ágy betonfalak között helyezkedik el. Az ágy alján kavicsréteg, ezen felül pedig homokréteg helyezkedik el. A homokréteg tetejére kerül a víztelenítendő iszap. Az iszapeltávolítás mechanikus vagy kézi. A víztelenítő ágyban lejátszódó lépések: A sugárzás és a légáramlás hatására bekövetkező párolgás. Az iszapvíz lefelé dréneződése az iszaprétegből. A dréneződött iszapvíz elvezetése perforált csöveken keresztül. Ismertek ún. vákuumágyas iszapvíztelenítő rendszerek is. A vákuumot vákuumszivattyúkkal biztosítják, a kialakítás pedig hasonló az előzőkhöz. 427
Iszapvíztelenítő ágy
428
b.) Iszaplagúna: A lagúnák az előbb tárgyalt iszapvíztelenítő ágyakhoz hasonlítanak. Itt az iszapréteg vastagsága 3-4-szer nagyobb, mint az ágyakban.
A lagúnában az iszap víztelenítése a párolgáson alapszik. Ezt befolyásolják a meteorológiai viszonyok (csapadék mennyisége, hőmérséklet).
c.) Szűrők: Iszapvíztelenítési célokra ún. nyomószűrőket használnak. Ezek lehetnek állandó vagy változó térfogatú szűrők, illetve szalagszűrőprések.
Hatékonyságukat befolyásolja: az iszap típusa, a szűrőnyomás, a szűrés időtartama, a szilárdanyag-terhelés és a szűrőszövet típusa.
d.) Centrifugák: A víztelenítő centrifugák a szakaszos üzemelésű dobcentrifuga és a folyamatos üzemelésű dekantáló centrifuga.
A sűrítéshez képest itt nagyobb szárazanyag-tartalmú iszapot kell kezelni és a kezelt iszap szárazanyag-tartalmát jobban kell növelni, mint a sűrítés során. 429
II/4. Iszaptérfogat-csökkentő eljárások:
A szennyvíziszapok térfogata a normál víztelenítési módszereken túlmenően tovább csökkenthető.
Eközben a keletkező anyagok már könnyen, biztonságosan kezelhetők, tárolhatók és mezőgazdasági területeken hasznosíthatók.
A térfogatcsökkentés eljárásai:
Komposztkészítés Termikus iszapszárítás Iszapégetés Mikrohullámú hamuégetés 430
Komposztkészítés:
A komposztálás a szennyvíziszap szabályozott, irányított lebontása a speciális mikroorganizmus csoportok, valamint egyszerűbb talajlakó szervezetek segítségével. Komposztkészítés közben az iszap szerves anyagai a biológiai lebontás révén stabil végtermékké alakulnak.
A lebontást elsősorban termofil baktériumok végzik.
A lebontás során a szilárd szerves 20-30 %-ából szén-dioxid és víz keletkezik.
Biztosítani kell, hogy a termofil baktériumok számára a környezeti feltételek kedvezőek legyenek. A magas hőmérséklet miatt a komposztálás során a patogén szervezetek is elpusztulnak.
A komposztkészítő rendszereken belül ismert: prizmás, mesterséges levegőztetésű komposzt-depónia, illetve tartályos rendszer.
anyagok
kb.
431
Komposztkészítés
Mezőgazdasági hulladékokkal együtt, Települési hulladékokkal együtt, Élelmiszeripari hulladékokkal, Keverőanyaggal (faforgács, fűrészpor, fakéreg):
432
A szerves anyag lebomlása (felaprózódás, feltáródás, mineralizálás) és felépülése (humifikáció) három szakaszra osztható fel:
Biokémiai bevezető, iniciális szakasz: A nagy molekulájú polimerek hidrolitikus és oxidatív folyamatokban dimerekre és monomerekre esnek szét.
Mechanikus felaprózódás: A szerves anyagok a talajállatok hatására felaprózódnak és a talaj ásványi alkotóival összekeverednek.
Mikrobiológiai lebomlás: A szerves vegyületek enzimatikus úton építő elemekre esnek szét, ami a szerves anyag oxidációját mineralizációnak eredménye, amikor ásványi anyagok, víz, széndioxid, és energia szabadul fel. A komposztálás során a szerves anyagok aerob mikroorganizmusok segítségével mineralizálódnak, illetve bizonyos hányaduk humifikálódik, végterméke a komposzt, amely nem más, mint stabilizált (humifikált) szerves anyag, ásványi tápanyagok és mikrobiális termékek (fermentumok) összessége. 433
Iszapégetés:
434
Az iszapégetés a magas hőmérsékletű folyamatok csoportjába tartozik.
Az égetés a szennyvíziszap elégethető elemeinek gyors, exoterm oxidációja.
Kétlépcsős folyamat: az első lépés az (100 °C), a második pedig az égetés (300-750 °C).
iszap
szárítása
Az égetés típusai: Tökéletes égetés Pirolízis (oxigén nélküli) Tökéletlen égetés (oxigénhiányos)
Az égetéshez használt berendezések:
Egy vagy többkamrás etázskemence Forgó csőkemence Fluidizációs kemence Elektromos kemence Mikrohullámú kemence 435
A kemence általában függőleges elhelyezésű, hőszigetelt, hengeres acélszerkezet.
Középen egy forgótengely van, amin iszapterelő karok találhatók.
Az iszap egyéb terelőlemezek, illetve a karok miatt spirálalakban halad felülről lefelé.
Ha több kamra van, akkor az iszapleejtő nyílásokon jut egyik kamrából a következőbe.
A termék a hamu (kb. 20 %), illetve az égés során keletkező füstgázok, melyeket a levegőbe bocsátás előtt tisztítani kell.
A
hamut
általában
hasznosítják:
téglakészítés,
aszfaltkészítés,
betonkészítés. 436
A módszer előnyei:
Az iszaptérfogat több mint 90 %-kal csökken.
A toxikus anyagok megsemmisíthetők vagy csökkenthetők.
Az égés révén energia nyerhető vissza, így a költségek csökkenthetők.
A keletkezett hamu a peszticidektől, vírusoktól és patogén szervezetektől mentes.
A módszer hátránya:
A beruházási és az üzemeltetési költségek magasak.
Az atmoszférába és a természetbe való kibocsátás miatt tisztításokra van szükség. 437
45. ábra Hagyományos iszapszikkasztó tér
438
46. ábra Iszap dobprés
439
47. ábra Iszapszállító konténer
440
III. Iszapelhelyezés és iszaphasznosítás
Lásd. következő fejezet.
441
A SZENNYVÍZTISZTÍTÁS SORÁN KELETKEZŐ ANYAGOK ELHELYEZÉSE
442
A szennyvíztisztítás után az alábbi anyagok elhelyezéséről kell gondoskodni: Tisztított
szennyvíz Szilárd anyagok: szennyvíziszap, rácsszemét, homok
443
I. A tisztított szennyvíz kezelése és elhelyezése
A tisztított szennyvíz elhelyezése történhet: Vízfolyásban. Talajban.
444
I/1. A tisztított szennyvíz elhelyezése vízfolyásban:
A szennyvíztisztító telepek üzemeltetésének nélkülözhetetlen velejárója a szennyvíz minőségi paramétereinek ismerete, ellenőrzése.
Ennek ismerete azt is befolyásolja, hogy pl. a tisztított szennyvíz minőségi paraméterei környezetvédelmi szempontból megfelelnek-e a biztonságos elhelyezéshez.
Valamennyi vízminőség-szabályozási törekvés elsődleges célja a befogadók (folyók, tavak, óceánok, talajok) vízvédelmének biztosítása.
445
A hígulás által biztosított elhelyezési lehetőségek kihasználása előtt a szennyvizet megfelelő mértékig kell tisztítani.
A befogadóba vezetéskor:
Az elvezetés a mindenkori vízszint alatt történjen.
A folyó mozgásállapota biztosítja a megfelelő keveredést.
A folyó hidrológiai és hidraulikai viszonyait (vízállás, keresztirányú áramlások) az elhelyezéskor figyelembe kell venni.
Az elhelyezéskor figyelembe kell venni a keresztszelvény geometriai viszonyait. 446
I/2. A tisztított szennyvíz elhelyezése talajban:
A szennyvíztisztító telepekről távozó víz a talajban is elhelyezhető.
Ennek módjai: Mesterséges talajszűrő és homokszűrő árok. Szikkasztók. Szennyvízöntözés.
447
a.) Mesterséges talajszűrő és homokszűrő árok:
Anyaga leginkább a helyben található természetes homokanyag. Túlságosan vegyes szemű vagy iszapos homok mellőzendő.
A mesterséges talajszűrés egyidejűleg a kórokozó baktériumok számát is nagymértékben csökkenti.
Az osztó és a gyűjtő alagcsövezés egymástól legfeljebb 1,0 m távolságban helyezkedhet el, az egyes ágak hossza max. 25 m lehet.
Ezekből a tisztított víz csurgalék-vízgyűjtő csatornán át a befogadóba folyik, de fontos, hogy rajta keresztül levegő is juthasson a homokszűrő alá. Az alagcsövezés szivárgó kavicságyban fekszik.
A homokszűrő árok szélessége általában 0,8 m, vastagsága pedig legalább 0,7 m legyen. Nagytisztaságú kvarchomok alkalmazása kívánatos. 448
b.) Szikkasztók:
Legáltalánosabban használt fajtáik:
Szikkasztóakna Szikkasztóárok Szikkasztó alagcsőhálózat
Feladatuk: a legalább mechanikailag tisztított (ülepített), de főleg oldómedencéből átvezetett szennyvizek talajba vezetése, elhelyezése úgy, hogy a talaj vagy talajvíz káros szennyeződése emberek vagy állatok egészségét ne veszélyeztesse.
449
Közműpótló műtárgyként igen kedveltek és jól beváltak.
A szikkasztó alagcsőhálózat egészségügyi szempontból nagyon előnyös, mert az elszikkasztott szennyvíz legnagyobb részét a hálózat feletti növényzet hasznosítja, ezért a talaj vagy talajvíz aligha szennyeződhet.
Az akna és az árok viszont nagyon egyszerű és könnyen karbantartható szerkezetek.
Építési anyaguk rendszerint cementhabarcsba rakott téglafalazat előregyártott vasbeton fedlapokkal lefedve.
Több akna esetén ezeket átmérőjük megfelelő távolságra kell elhelyezni.
háromszorosának
450
c.) Szennyvízöntözés:
Célja: az arra alkalmas szennyvizek öntözéssel való elhelyezése a talajba, egyúttal azok mezőgazdasági hasznosítása, valamint az, hogy az előzőekben megismert biológiai eljárásokkal azonos értékű szennyvíztisztítást érjünk el. Eredetük szerint öntözésre felhasználhatók:
Ipari szennyvizek: elsősorban tej-, cukor-, szesz-, keményítő-, konzerv-, sör-, papír- és cellulóz-, kender-, lenfeldolgozó-, műtrágyaipari szennyvizek.
Házi, városi és kevert szennyvizek.
A szennyvíz öntözése végezhető:
Felületi öntözési móddal (árasztó, csörgedező, barázdás) Esőztető öntözési móddal Altalajöntözési móddal. 451
A mezőgazdasági hasznosítás szempontjából a szennyvizek három csoportra oszthatók: Közegészségügyi
korlátozás nélkül
hasznosíthatók Közegészségügyi korlátozással hasznosíthatók Mezőgazdaságilag nem hasznosíthatók 452
Az öntözés irányelvei:
A kiöntözött szennyvíznek a területről nem szabad elfolynia.
15 %-ot meghaladó lejtésű területet nem szabad öntözni.
A terület határán védősávot kell építeni.
A fagyos talajt öntözni nem szabad. Öntözési idény: április – október.
A terület egyenletes vízborítottságáról egész évben gondoskodni kell.
A talajvízszint nem emelkedhet 1,5 m magasság fölé.
A szennyvízöntözés huzamosabb ideig tartó alkalmazása a talaj degenerálódását okozhatja (nehézfém vegyületek dúsulása).
A szennyvizek alkalmassága öntözésre fizikai, kémiai, biológiai és bakterológiai vizsgálatokkal dönthető el a mindenkor érvényben lévő öntözővíz-minőségi és egészségügyi rendelkezések alapján. 453
II. A szennyvíziszap és a rácsszemét elhelyezése:
A rácsszemetet víztelenítés talajjavításra használják.
után
feltöltésre
Jelentősebb a szennyvíziszap továbbiakba ezt tárgyaljuk.
A szilárd anyagok elhelyezését összefoglalóan a 48. ábra szemlélteti.
elhelyezés,
vagy
így
Iszapelhelyezés: A stabilizált iszap kétféle formában helyezhető el:
Víztelenített (20-60 % szárazanyag-tartalmú) iszapként, Vagy folyékony (4-6 % szárazanyag-tartalmú) iszapként.
454
a
48. a. ábra A szennyvízből származó szilárd anyagok elhelyezési és/vagy hasznosítási alternatívái
455
1. Iszapelhelyezési módok:
Feltöltésbe helyezés: amikor az iszap a talajba kerül és fölé földtakarást helyeznek.
Mezőgazdasági hasznosítása: ez esetben az iszap növényi tápanyagforrás szerepét tölti be és/vagy a növénytermesztés hatékonyabbá tétele érdekében a talajjavító tulajdonságai érvényesülnek.
456
Iszapelhelyezési módok:
Erdészeti hasznosítás: a fatermelés hatékonyságának növelése érdekében használják.
A területek művelésre alkalmassá tétele: bányaterületek és más használhatatlan területek növényzettel való újratelepítése, a talaj javítása céljából.
Kiválasztott talajon való elhelyezés: növényzettel borított vagy növényzet nélküli talajokon való elhelyezés, kimondottan az iszapelhelyezés céljából. A növénytermesztés csak másodlagos célú.
457
50. b. Folyékony iszapok szántóföldi kijuttatási lehetőségei
458
Az elhelyezésre kerülő szennyvíziszappal illetve iszapból távozó szűrlettel szemben támasztott követelmények:
BOI-koncentrációja kicsi, nem több 1-5 mg/l-nél.
A szuszpendált szilárd anyagok a talajba jutás környezetéből gyakorlatilag nem távoznak el.
A foszfor- és a fémtartalom kicsi, 1 mg/l vagy kisebb.
A jellemző szerves és koncentrációi ne haladják szennyeződést.
szervetlen anyagok meg a határérték459
2. Iszaptárolás: A stabilizált iszapot elhelyezése előtt bizonyos esetekben tárolni kell. A tárolás okai:
Az üzemeltetési ütem szakaszossága miatt szükséges a tárolás. Az iszap a mezőgazdasági területeken csak az év bizonyos időszakaiban helyezhető el, így a köztes időszakban tárolás szükséges. A telep berendezéseinek karbantartása illetve meghibásodása miatti leállás következtében.
A tárolás történhet: iszapkezelő vagy iszapelhelyező rendszerben, medencékben, lagúnákban, tartályban.
A tárolás lehet: Kiegyenlítő tárolás: az iszap tartózkodási ideje 3-4 nap. Rövid idejű tárolás: az iszap tartózkodási ideje 3-4 hét. Hosszú idejű tárolás: az iszap tartózkodási ideje 1 hónapnál hosszabb. 460
3. A talajbeli tisztítás: A biológiai szennyvíztisztítás automatikusan magába foglalja.
valamennyi
műveletét
A talajban lejátszódó tisztító folyamatok:
A talaj a szennyező anyagokat kiszűri és a vegyületek jelentős részét transzformálja (adszorbeálja), valamint ioncserét biztosítanak.
A baktériumok, és makroorganizmusok (pl.: földigiliszta) a szerves anyagot stabilizálják.
Vegetációt hajt végre, amely azt jelenti, hogy a tápanyagokat és számos szervetlen anyagot hasznosít. 461
4. Iszapszállítás: Történhet: Szállítójárműven
(kis nedvességtartalmú iszap). Csővezetéken (nagy nedvességtartalmú iszap).
462
49. ábra Iszapszállító konténer
463
50. ábra Iszapkezelés a debreceni telepen
464
5. Az iszap mezőgazdasági hasznosítása:
Fő célja: a növényi tápanyagigény (nitrogén, foszfor) biztosítása, illetve a talaj művelési tulajdonságainak javítása azáltal, hogy humuszszerű anyagokat juttatunk a talajba anélkül, hogy a növénytermesztést, a talajt vagy a talajvizet károsodás érné.
465
Az iszap mezőgazdasági hasznosításának kritériumai:
Az iszapelhelyezés lakott területtől, vízfolyásoktól, közutaktól meghatározott távolságra legyen.
Az iszapot úgy kell elhelyezni, hogy a csapadék okozta eróziós hatásokat figyelembe vegyék.
Az elhelyezéskor figyelembe kell venni a talajvízszintet. Legalább 1 m mélységben kell elhelyezkednie.
A talaj pH-ja 6,5 vagy a feletti kell hogy maradjon.
A fémszennyezések nem haladhatják meg a megengedett határértéket.
Az iszap nem tartalmazhat patogén stabilizálás során el kell távolítani.
Mennyiségi korlát.
szennyeződéseket,
ezeket
a
466
Felhasznált irodalom
Dr. Benedek Pál- Valló Sándor: Víztisztítás-szennyvíztisztítás zsebkönyv, Műszaki könyvkiadó, Budapest, 1990.
Dr. Öllös Géza- Dr. Borsos József: Vízellátás és csatornázás I., Műegyetemi kiadó, Budapest, 1994.
Dr. Öllös Géza: Szennyvíztisztító telepek üzemeltetése I. II., Akadémiai kiadó, Budapest, 1994.
Dr. Tamás János: Szennyvíztisztítás és szennyvíziszap elhelyezés, egyetemi jegyzet, Debreceni Agrártudományi Egyetem, 1998.
Dr. Borda Jenő - Dr. Lakatos Gyula - Dr. Szász Tibor: Környezeti Kémia II. egyetemi jegyzet, KLTE, 1994.
Dr. Benedek Pál: A szennyvíziszap elhelyezése és mezőgazdasági hasznosítása. Műszaki könyvkiadó, Budapest, 1977.
Dr. Barótfi István: Környezettechnika, Mezőgazda kiadó, Bp. 2000.
Dr. Tömösy László: Víztisztaságvédelem, szennyvíztisztítás, oktatási segédlet, 2004.
Dr. Kárpáti Árpád: Vízgazdálkodás-Szennyvíztisztís, HEFOP 3.3.1-P.-2004-0900152/1.0 „A Felsőoktatás szerkezeti és tartalmi fejlesztése”című pályázat, 2008.
Dr. Rédey Ákos: Földünk állapota, HEFOP 3.3.1-P.-2004-0900152/1.0 „A Felsőoktatás szerkezeti és tartalmi fejlesztése”című pályázat, 2008.
Dittrich Ernő: A hazai gyökérzónás szennyvíztisztítók üzemeltetési tapasztalatainak elemzése az ún. wetland-modell segítségével, PTE-PMMK Környezetmérnöki Tanszék, XXIV. Hidrológiai vándorgyűlés, 2006.
http://www.debreceni-vizmu.hu 467
