Dr. Szabó Anita Ka Letölthető anyagok:

Átírás

1 Dr. Szabó Anita Egyetemi adjunktus BME Építőmérnöki Kar Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék Dr. Szabó Anita Ka Letölthető anyagok: Tanszéki honlap: Oktatás menüpont Tantárgyak BSc képzések Környezettechnika Főbb vízminőségi problémák és a megoldást segítő eszközök fejlődése 1850 ANGOL WC NÖVEKVŐ VÍZFOGYASZTÁS TÚLTERHELT EMÉSZTŐK KOLERA, TÍFUSZ: VÍZZEL TERJEDŐ JÁRVÁNYOK 1900 CSATORNÁZÁS SZENNYVIZEKET TISZTÍTÁS NÉLKÜL A FOLYÓKBA VEZETIK (SOK SZERVESANYAG) OXIGÉN HÁZTARTÁSI PROBLÉMÁK (HALPUSZTULÁS) 1924 STREETER PHELPS: ELSŐ VÍZMINŐSÉGI MODELL, KÖLTSÉG HASZON ELEMZÉSEN ALAPULÓ TERVEZÉS 1945 SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI ISKOLÁK (BIOLÓGIAI, KÉMIAI) SZENNYVÍZTISZTÍTÁS (szervesa. eltáv.) ELTERJEDÉSE A GYAKORLATBAN, Sanitary Engineer : vízellátás-csatornázás-közegészségügy 1960 MEZŐGAZDASÁG (MŰTRÁGYÁK), TELEPÜLÉSI SZENNYVÍZ NÖVEKVŐ TÁPANYAGTERHELÉS (N, P) EUTROFIZÁCIÓ 1970 SZENNYVÍZTISZTÍTÁS: TÁPANYAGOK ELTÁVOLÍTÁSA IS! TERÜLETHASZNÁLAT SZABÁLYOZÁSA, TÁPANYAG GAZDÁLKODÁS (NEM PONTSZERŰ SZENNYEZÉS) 1960 FRISSSVÍZHŰTÉSŰ ERŐMŰVEK: HŐSZENNYEZÉS KISEBB HŐLÉPCSŐ, ELKEVEREDÉS BIZTOSÍTÁSA 1970 TOXIKUS SZENNYEZÉSEK, HAVÁRIÁK: OLAJ MIKROSZENNYEZŐK (KÖRNYEZETI KOCKÁZAT FELISMERÉSE) 1970 USA: CLEAN WATER ACT ( TISZTA VÍZ TÖRVÉNY ) ELSŐ JOGI SZABÁLYOZÁS 1980 SAVASODÁS, NITRÁTOSODÁS (NITRÁT MÉRGEZŐ!) HATÁSOK TÖBB KÖZEGBEN HATÁSVIZSGÁLAT (KHT) NEMZETKÖZI EGYEZMÉNYEK AZ EMISSZIÓ CSÖKKENTÉS ÉRDEKÉBEN 1990 ÉGHAJLATVÁLTOZÁS INFORMATIKA, MÉRÉSTECHNIKA: GLOBÁLIS KLÍMAMODELLEK, BIZONYTALANSÁGOK 2000 VÍZ KERETIRÁNYELV: AZ EURÓPAI UNIÓ EGYSÉGES VÍZ POLITIKÁJA, ÁTFOGÓ VÍMINŐSÉGSZABÁLYOZÁSI CSELEKVÉSI PROGRAM 2010 EDS ANYAGOK ELTÁVOLÍTÁSUK A SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEPEN??? Mi a szennyvíz? Mi a vízszennyezés? A szennyvíz (wastewater, sewage) olyan emberi használatból származó hulladékvíz, amely szennyezőanyagokat tartalmaz. Szennyezőanyagok (pollutants, contaminants) azok az anyagok, melyek a befogadóba jutva az ott lejátszódó biológiai folyamatokat jelentős mértékben megváltoztatják, illetve a befogadó további emberi célú felhasználhatóságát csökkentik, vagy lehetetlenné teszik. Vízszennyezés (water pollution) minden olyan hatás, amely felszíni és felszínalatti vizeink minőségét úgy változtatja meg, hogy a víz alkalmassága emberi használatra és benne végbemenő természetes életfolyamatok fenntartására csökken, vagy megszűnik. Miért kell a szennyvizeket tisztítani? Befogadó védelme Élővilág (toxikus anyagok szabad ammónia) Oxigénháztartás (szervesanyagok) Eutrofizáció (növényi tápanyagok P (és N)) Esztétika, bűz A víz használhatósága (rekreáció, ipari, ivóvíz célú) Szennyezőanyag mennyiség és minőség? g, mg, µg, ng, vagy még kisebb??? A fejlődés iránya: egyre kisebb mennyiségek eltávolítása, egyre bonyolultabb folyamatokkal és reaktor elrendezéssel Irányítástechnika, szimuláció! 1

2 Szennyvizek típusai Ipari szennyvizek Összetétel változatos (az ipari tevékenység függvénye) Házi/háztartási szennyvizek Az emberi metabolizmus termékei Vizelet, fekália, használati vizek stb. Szennyvíz összetétele az étkezési, kulturális szokásoktól függ Mennyiség: vízhasználati szokások, berendezések vízfogyasztása Fekete és szürke szennyvizek: szétvál. Mo.-n még nem elterjedt Intézményi szennyvíz Mezőgazdasági szennyvíz (Csapadékvíz) Kommunális (kevert városi - házi jellegű) szennyvíz Háztartási, intézményi, ipari, csapadék, infiltráció (5-40%), exfiltráció (5-15%) Házi és intézményi szennyvíz mennyisége A felhasznált ivóvíz százalékából szennyvíz keletkezik A mennyiség a műszaki és kultúráltsági szint függvénye (ivóvízellátás és fogyasztás) Fejlett országok: l/fő/d Magyarország: l/fő/d (országos átlag: 100 l/fő/d) Budapest: 150 l/fő/d Kistelepülések: l/fő/d Vízdíjak emelkedése, víztakarékos berendezések terjedése, fúrt kutak Háztartási ivóvízfogyasztás MÚLT JELEN JÖVŐ Háztartási vízhasználatok és szennyvizek VESZTESÉG KONYHA +FÜRDŐ WC 240 l/fő/nap 100 l/fő/nap 50 l/fő/nap Ivóvízellátó hálózat Fúrt kút 7-12% (0)-40% 35-50% 4-10% 10-15% 1-10% Élelmiszer WC-öblítés Fürdés, mosás Mosogatás, ételelőkészítés Takarítás Kocsimosás, öntözés Fekete szennyvíz Szürke szennyvíz Infiltráció Lecsökkent hazai vízfogyasztás Ivóvízfogyasztás [l/d] Átlagos napi fajlagos ivóvízfogyasztás Vízfogyasztás - Budapest Vízfogyasztás - országos átlag Vízdíj - Budapest 0 Vízdíj [Ft/m3] Lecsökkent vízfogyasztás következményei Alulterhelt ivóvízelosztó rendszerek Alulterhelt szennyvízelvezető rendszerek Hosszú tartózkodási idő Oldott oxigén, nitrát elfogy, könnyen bontható szervesanyag mennyisége csökken szennyvíz berothad Bűz (H 2 S, merkaptánok) Korrózió (H 2 S) Kedvezőtlen szennyvízösszetétel (tömény szennyvíz, kevés könnyen bontható szervesanyag) Hidraulikailag alulterhelt szennyvíztisztító telepek Hosszú tartózkodási idő (pl. előülepítő, utóülepítő) berothadás, denitrifikációs problémák, bűz, korrózió Hálózatok és tisztítótelepek tervezése, üzemeltetése! Rugalmasság, modularitás, rekonstrukció, intenzifikálás 2

3 Háztartási hulladékok Hagyományos egyesített rendszer sémája C N P KONYHA+FÜRDŐ WC KONYHAI BIO HULADÉK ÖSSZEKEVERÉS, SZÉTVÁLASZTÁS SZÁLLÍTÁS HASZNOSÍTÁS TISZTÍTÁS vízforgalom anyagforgalom csapadék vezetékes víz öntözés lemosódás FMT +?? öntözés WC konyha M-F-T H-CNP K-CNP T-T-V kevert szennyvíz ZK K SZVT Keverd össze, majd válaszd szét Nagy mennyiségű ivóvizet használunk fel szennyvizeink szállítóközegeként Ezután tisztítótelepeken próbáljuk meg kivonni a tápanyagokat Fenntarthatóság? Más típusú infrastruktúra? Szétválasztás? Jelmagyarázat Városi vízgazdálkodás - múlt WC hagyományos FMT +?? a víztisztítás során keletkező nem-ivóvíz anyagáram vízöblítéses toalett fertőtlenítési melléktermékek + egyéb, a tisztított vízben maradó nemkívánatos anyagok VC vákuum-toalett ZK záporkiömlők lehetséges nem-ivóvíz anyagáram VT VÁROS SC szeparáló toalett H-CNP humán metabolizmus szervesés tápanyagtartalma ivóvíz anyagáram M-F-T mosás, fürdés, takarítás szennyvizei K-CNP konyhai szennyvíz szerves- és tápanyagtartalma szürke szennyvíz anyagáram szennyezőanyagok, szennyeződés T-T-V tisztító-és tisztálkodószerek, valamint egyéb vegyszerek sárga szennyvíz anyagáram tisztítási folyamatok K-SZVT kommunális szennyvíztisztító barna szennyvíz anyagáram háztartási szinten megvalósuló folyamatok és anyagáramok H-SZVT háztartási (egyedi) szennyvíztisztító fekete szennyvíz anyagáram lehetőség a háztartási szinten történő megvalósításra előkészítés a recirkulációra (komposztálás, fertőtlenítés) mezőgazdaságban hasznosítható anyagáram Városi vízgazdálkodás - jelen Városi vízgazdálkodás - jövő MEZŐGAZDASÁG VT VÁROS SZVT VT VÁROS SZVT 3

4 Települési vízgazdálkodás Felszíni víz Forrás Mélységi víz Víztisztítás Tározó Település Talajvíz, parti szűrésű víz Csapadék Beszivárgás Felszíni lefolyás Ipar Befogadó Záporkiömlő Szennyvíztisztító A jövő fenntartható vízgazdálkodása Gazdálkodás a háztartások szintjén: Csökkenő vízfogyasztás Szürke-fekete szennyvíz szétválasztása + biohulladék Öntözés, komposztálás, tápanyagok újrahasznosítása ( zárt ciklus ) Gazdálkodás a települések szintjén: Csapadékvíz gazdálkodás (lefolyás szabályozás) Kis települések decentralizált megoldások Integrált vízgyűjtő gazdálkodás: Kisebb vízkivétel Újrafelhasználás és a hasznosítás (mezőgazdaság, ipar) Tisztítás a befogadó igényei szerint Az EU vízpolitikájának alapelvei: Ökológiai szemlélet, a fenntarthatóság, a megelőzés, az elővigyázatosság, a szennyező fizet elv, a költségek teljes megtérítése és a hatékonyság. A jelen megoldásaival szemben a vízminőségi és - mennyiségi problémák sem időben, sem térben nem helyezhetők át. Ipari szennyvizek Az ipari szennyvizek fajtái A szennyvíz mennyisége és minősége függ: az adott ipar jellege (alkalmazott technológia) a működő üzemek, gyáregységek száma az alkalmazott technológia típusa és színvonala a vezetés és dolgozók környezettudatossága a vezetés és a dolgozók érdekeltsége technológiai fegyelem betartása Hűtővíz Vegyipari szennyvíz Fémkohászati szennyvíz Gépipari szennyvizek Elektronikai ipar szennyvizei Bőripari szennyvizek Textilipari szennyvizek Papír- és cellulózipar szennyvizei Élelmiszeripari szennyvizek Húsipari szennyvizek (vágóhidak) Cukorgyártás szennyvizei Tejipari szennyvizek Konzervgyári szennyvizek Az ipari üzemek közvetlenül felszíni befogadóba (határérték), vagy közcsatornába bocsáthatják szennyvizeiket. A közcsatornába bocsátás előtt előtisztítást a hatóság előírhat, ilyenkor a vállalkozás területén tisztítási technológiát kell megvalósítani. Közcsatornába bocsáthatóság feltételei 28/2004 KVVM rendelet 28/2004 KVVM rendelet Mezőgazdasági szennyvizek Nagyüzemi állattartásból származó hígtrágya, melynek mennyisége függ: az állattartó telep jellege az állatok száma az alkalmazott technológia színvonala az alkalmazottak kulturális szintje 4

5 Mi van a szennyvízben? Válasz: minden Mit kell eltávolítanunk? Szilárd állapotú anyagokat (lebegőanyag) - X Oldott anyagokat - S Szervetlen anyagokat (viszonylag kevés) Szerves anyagokat (sok) Biológiailag jól bontható Biológiailag közepesen bontható Biológiailag nehezen (vagy nem) bontható Hogyan tudjuk eltávolítani? Fázisszétválasztás Gáz-folyadék Stripping Szilárd-folyadék Ülepítés Flotálás Szűrés Adszorpció Mérési lehetőségek Biológiai jellemzők Mikroorganizmusok mikroszkópos vizsgálata Fajlista Toxicitás vizsgálatok Hígításos vizsgálatok Daphnia teszt LD50 érték Egyéb tesztek Mérési lehetőségek - Kémiai jellemzők 1. Oxigénháztartás és szervesanyag tartalom 2. Nitrogén háztartás 3. Foszfor forgalom 4. Szerves oldószer extrakt (SZOE) olaj és zsírtartalom 5. Lebegőanyag tartalom (öla v. TSS) 6. ph érték 7. Lúgosság 8. Elektromos vezetőképesség (sótartalom) 9. Szárazanyag tartalom 10. Izzítási veszteség Oxigénháztartás és szervesanyag tartalom Oldott oxigén (dissolved oxygen: DO) A víz poláros, míg az oxigén apoláros molekula Vízben rosszul oldódik Oxigén a vízbe juthat A levegőből (természetes diffúzió) viszonylag kis mértékű Növényi termelésből (fotoszintézis) természetes vizek (tisztítatlan szennyvízben nem!) Mesterséges levegőztetéssel A szervesanyag bontó (heterotróf) baktériumok az oxigént felhasználják Anaerob körülmények bűz, korrózió stb. Nyers szennyvízben: 0 mg/l Levegőztető medencében: 0,5-3 mg/l Természetes vizekben: 5-15 mg/l 5

6 Oxigénháztartás és szervesanyag tartalom Kémiai oxigénigény (KOI) (chemical oxygen demand: COD) A szervesanyagok kémiai oxidációjához szükséges oxigén mennyisége Minden kémiailag oxidálható szervesanyag, még a biológiailag nem lebonthatók is Kálium-permanganátos (KOI ps v. KOI Mn ) - KMnO 4 elsősorban ivóvíz, felszíni és felszínalatti, és csak másodsorban szennyvizek jellemzése Bikromátos (KOI k v. KOI Cr ) - K 2 Cr 2 O 7 elsősorban szennyvizek, és csak másodsorban felszíni vizek jellemzése KOI k Kommunális nyers szennyvízben: mg/l Tisztított szennyvízben: mg/l Oxigénháztartás és szervesanyag tartalom Szerves szén tartalom = szerves vegyületekben megkötött szén mennyisége Összes szerves szén (Total Organic Carbon: TOC) Oldott szerves szén (Dissolved Organic Carbon: DOC) 0,45 µm Meghatározás: égetéssel, UV oxidáció, kémiai oxidáció BOI 5 és TOC között nincs pontos összefüggés KOI k >KOI ps okoi k >okoi ps Biológiai bonthatóság Vegyületek biológiai folyamatok révén (egyszerűbb vegyületekké) történő átalakítása Szervesanyagok: Csak egy részük biológiailag bontható A bontás sebessége nagymértékben változhat Oldott és szilárd formában vannak jelen Oxigénháztartás és szervesanyag tartalom Biokémiai oxigénigény (biochemical oxygen demand: BOD) BOI 5 - biológiailag bontható szervesanyag BOI 7 - biológiailag bontható szerve anyag BOI 20 - a biológiailag bontható szervesanyag mellett tartalmazza a nitrifikációhoz szükséges oxigén mennyiségét is A mikroorganizmusok részéről fellépő oxigénigény mérése Standard mérési körülmények: 20 C-on 5, 7, 20 napig Nirifikáció inhibíció: N-Allylthiourea (C 4 H 8 N 2 S) BOI 5 /BOI =0,6-0,7 BOI 7 /BOI 5 =1,15 Oxigénháztartás és szervesanyag tartalom Biokémiai oxigénigény Szervesanyagok a szennyvízben KOI frakciók C KOI =S S +S I +X S +X I könnyen bontható (oldott) szervesanyag S S S I X S X I oldott, biológiailag inert szervesanyag lassan bontható (szuszpendált) szervesanyag biológiailag inert (szuszpendált) szervesanyag KOI>BOI >BOI 7 >BOI 5 KOI / BOI 5 : Nyers (kommunális) szennyvízben kb. 1,5 3,0 Tisztított szennyvízben kb. 5 6

7 Foszfor háztartás C TP = S PO4 +S p-p +S org.p +X org.p C TP összes foszfor (TP, ÖP) S PO4 oldott szervetlen orto-foszfát (PO 4 3- v. PO 4 -P) 40-70% S p-p S org.p X org.p oldott szervetlen poli-foszfát oldott szerves foszfor szuszpendált szerves foszfor Foszfor háztartás A szennyvízben emberi eredetű (anyagcsere végtermék, mosószerek, detergensek, tartósítószerek) Felszíni vizekben természetes és antropogén források (elpusztult növényi, állati szervezetek, műtrágya) Nyers szennyvízben szerves vegyületek formájában Alganövekedés (limitáló tényező) - eutrofizáció DNS felépítéséhez szükséges (DNS szintézis energia forrása: ATP ADP átalakulás) Nincs foszfor-mentes mosószer! Nitrogén háztartás Szerves nitrogén (oldott, szilárd) Ammónium ion, vagy NH 4 -N (szervetlen) nyers szv: 65-80% Kjeldahl-nitrogén (a szerves nitrogén és az ammónium-nitrogén összege) nyers szv-ben TN Nitrit-ion, vagy NO 2 -N (szervetlen) nyers szv-ben minimális Nitrát-ion, vagy NO 3 -N (szervetlen) nyers szv-ben minimális Összes nitrogén (a szerves nitrogén, az NH 4 -N, a NO 2 -N és a NO 3 -N összege) Fehérjékben található sok N Fő forrás a vizelet Nitrogén mindig kerülhet a vízbe (N-fixálók) nem limitál, de a tengerek eutrofizációjánál fontos szerepet játszik Nitrogén háztartás C TN = S NOX +S NH4 +S I,N +X S,N +X I,N összes nitrogén C TN S NOX S NH4 S I,N X S,N X I,N nitrit és nitrát nitrogén ammónium és ammónia nitrogén oldott inert szerves nitrogén szuszpendált, könnyen bontható nitrogént tartalmazó szerves vegyületek szuszpendált inert szerves nitrogén Nitrogén háztartás Feltételezve, hogy a nitrogén tartalom a különböző szerves frakciókban állandó: S I,N = f SI,N S I,KOI X I,N = f XI,N X I,KOI X S,N = f XB,N X S,KOI f SI,N, f XI,N, f XB,N, tipikus értéke: 0,04-0,08 közötti S I,N, nagymértékben változhat (1-4 g N/m 3 ) Ammónium-ionion Emberi eredet (fehérje, vizelet) A szerves vegyületekben kötött nitrogén részben már a csatornahálózatban ammónium-ionná alakul Az ammóniagáz molekulája vízben hidrolizál: NH 3 +H 2 O OH - + NH 4 + NH 4+ +H 2 O = H 3 O + + NH 3 Az oldat ph-jától függő arányban két forma: Ammónium-ion Disszociálatlan, ún. szabad ammónia (NH 3 ) sejtmembránon áthatol (sejtméreg) Semleges ph értéken döntő hányadban (99,5-99,88%) NH 4 + Nyers szennyvíz: mg/l Tisztított szennyvíz: 5 10 mg/l 7

8 Ammónium Ammónia NO 3 -N Ammónium nitrifikácójából keletkezik NH 4+ NO 3 - Alganövekedés Ezért követelmény a teljes N - eltávolítás Szárazanyag tartalom (mg/l) Szárazanyag tartalom (mg/l) Papír- v. membránfilter (lebegőanyag) Szárítás (szárítószekrény) 105 C Összetétel: Szerves hányad (izzítás (505 C) izzítási veszteség) Szervetlen hányad Közeg Nyers szennyvíz Elfolyó szv. TS Eleveniszapos med. Iszap Szárazanyag tartalom (mg/l) 1 mg/l TS = Paraméter 1 mg/l TS ben van ph-érték A biológiai tisztítás zavarása, ha semlegestől (ph = 7-8) jelentősen eltér Betonkorrózió BOI 5 KOI ön öp 8

9 Fizikai jellemzők, technológiai paraméterek Vízhozam (hidraulikai terhelés, tartózkodási idő (HRT: hydraulic retention time) ülepítési hatásfok) Vízhőmérséklet (6-24 C - folyamatok sebessége) Szennyvíz hőmérséklet ( C) 6-24 C 8 10 C alatt nem játszódnak le a tisztítási folyamatok (nitrogén eltávolítás) Szennyvíz berothadása Üzemzavarok szennyvíztisztítókon (pl. hőmérsékletkülönbség által előidézett sűrűségáramok ülepítőkben) Technológiai paraméterek Iszapkoncentráció (kg/m 3 ) (levegőztetés, ülepedés, szennyezőanyag eltávolítás hatékonysága) X m =3-6 g/l Iszapkor (d) = az az idő, amennyit az iszap átlagosan a rendszerben tartózkodik = a levegőztető medencében levő iszap tömege (kg) / a rendszert elhagyó iszap mennyisége (kg/d) (SRT: sludge retention time) Iszapterhelés (kg BOI 5 /d/kg iszap) = iszap szervesanyag terhelése Recirkulációs arány (%) Recirkuláltatott térfogatáram és befolyó szennyvízhozam hányadosa 30 perces iszaptérfogat/ülepedés (ml/l) ülepedést, az ülepedő anyagok mennyiségét jellemzi Mohlmann-index (iszap-térfogati index, ml/g) ülepedést jellemzi Mohlman-index (iszap-ülepedési index) Mohlman index (sludge volume index) Mohlman-index számítási példa 5000 mg/l lebegőanyag tartalmú eleveniszap 30 perc után az iszaptérfogat az 1 l-es mérőhengerben 400 ml SVI =? = SV 30 /X = 400 [ml/l] / 5 [g/l] = 80 [ml/g] jól ülepedő iszap SVI = SV 30 /X [ml/g] SVI: iszap-ülepedési index SV 30: az iszap térfogata 30 perc ülepítést követően (ml/l) = 30 perces ülepedés X: az iszap koncentrációja (g/l) SVI: ml/g 9

10 Nyers szennyvíz minősége Tág határok között változhat étkezési szokások detergensek mennyisége, minősége beépítettség csatornarendszer kialakítása, hossza ipari vállalatok (előtisztítás) infiltrációs víz települési folyékony hulladék (TFH) Hidraulikai terhelés szezonális változása HIdraulikai terhelés [m 3 /d] Hidraulikai terhelés napszakos változása Szennyezőanyag koncentráció változása HIdraulikai terhelés [m3/h] : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : :00 KOI koncentráció [mg/l] órás átlagminták Szennyezőanyag koncentráció napszakos változása Nyers szennyvíz minősége KOInyers [mg/l] KOI koncentráció a nyers és tisztított szennyvízben Nyers szv Tisztított szv - 11h pontminták Tisztított szv - 9h KOItiszt [mg/l] 30 város, jellemző tartomány Hidraulikai TSS KOI BOI terhelés 5 okoi okoi ph KOI/BOI 5 /KOI m3/d mg/l mg/l mg/l mg/l nagyváros , , % Város , , % Város , ,3 Város , ,9 Falu 40 7, , Nyers szv mintavétel időpontja 59 10

11 Nyers szennyvíz minősége Hibalehetőség 30 város, jellemző tartomány TP PO 4 -P PO4 -P TN NH 4 -N NH4 -N/ KOI/ BOI 5 / lúg /TP TN TN NH 4 -N mg/l mg/l mg/l mg/l mmol/l , nagyváros % 70 9 Város % % Város % Város % Falu % % 5 2, analitika minta kezelése mintavétel Lakosegyenérték (population equivalent) 60 g/fő/d BOI 5 -nek megfelelő szervesanyag Mérések és számítások alapján egy felnőtt egy nap alatt 60 g BOI 5 -ben kifejezhető szervesanyagot juttat a szennyvízbe A lakosegyenérték fogalmának bevezetését az tette szükségessé, hogy az ipari szennyvizek szennyezőanyag tartalma összehasonlítható legyen a házi szennyvizekével (g/fő/d BOI 5 -nek megfelelő szervesanyag) Átlagos szennyezőanyag kibocsátás 60 g/fő/d BOI g/fő/d KOI 70 g/fő/d TSS 11 g/fő/d TN 2,5 g/fő/d TP Alkalmazása: ha nincs más információ! A különböző szennyvíztisztító telepekre érkező kommunális szennyvízben nagy különbségek! (lásd később) Szennyvíztisztítási technológiák Cél: szennyezőanyagok mennyiségének csökkentése Fizikai/kémiai/biológiai módszerekkel Változatos technológiai alternatívák Jellemzők: Gazdaságos legyen (építés és üzemelés) Átalakítás (bővítés) lehetősége Rugalmas üzemelés (a folyamatos változásoknak való megfelelés lehetősége) Üzemirányítás, szimuláció! Mit tudunk eltávolítani? Amit ma el tudunk távolítani (nem a teljes mennyiséget) Szervesanyagok (C) Nitrogénformák (N) Foszforformák (P) Egyéb beépülő anyagok 11

12 A szennyvíztisztítás célja: Első szennyvíztisztítók: Lebegőanyagok, szervesanyagok eltávolítása A biológia művi (irányított) környezetben történő működtetése Kis térfogatban sok mikroorganizmus Eljárások: Mechanikai Kémiai Biológiai Csepegtetőtestek, 1800-as évek végétől Eleveniszapos rendszerek, 1900-as évektől A mechanikai szennyvíztisztítás Ülepíthető/felúsztatható szilárd szennyezők eltávolítása (sűrűség-különbség) Gépek, berendezések védelme Biológiai egységek tehermentesítése Rács, kőfogó, homokfogó, előülepítő Eltávolított anyagok kezelése (rácsszemét hulladéklerakó, homok tisztítás után felhasználható, nyersiszap stabilizáció) A kémiai szennyvíztisztítás Lebegőanyag, szervesanyag eltávolítás (koaguláció, flokkuláció, fázis-szétválasztás) Foszfor eltávolítás (kicsapás, koaguláció, flokkuláció, fázis-szétválasztás) Fémsók Mechanikai vagy mechanikai és biológiai eljárásokkal kombinálva A biológiai szennyvíztisztítás A mechanikailag eltávolítható szennyezés után a még magas szerves- és lebegőanyag tartalmú szennyvizet mesterséges vagy természetes biológiai folyamatok révén tisztítják tovább. A biológiai szennyvíztisztítás a mikroorganizmusokban lejátszódó biokémiai reakciókon alapul. A biológiai tisztítás lényegében az élővizekben, illetve a talajban lejátszódó tisztításhoz hasonlít. Elsődleges cél a szervesanyag eltávolítás Technológiailag elfogadható időn belül nem ülepíthető (szilárd, kolloid és oldott) szervesanyagok eltávolítása Mikroorganizmusok (baktériumok) segítségével a szervesanyag ülepíthető formába hozása, majd fázis-szétválasztás Általában aerob lebontás, melynek során a fő végtermék biomassza és CO 2 További cél a növényi tápanyagok (N, P) eltávolítása Nitrifikáció, denitrifikáció, foszfor akkumuláció A biológiai szennyvíztisztítás céljai Oldott és nem ülepíthető kolloid szervesanyagok eltávolítása (második fokozatú szennyvíztisztítás) TSS, KOI, BOI 5, TOC Ammónium-eltávolítás NH 4 + A növényi tápanyagok (N, P) eltávolítása (harmadik fokozatú szennyvíztisztítás) TN, TP, NO 3 - Természetes és mesterséges körülmények között Élő szervezetek működésén alapul A természetben is megtalálható mikroorganizmusok mesterséges elszaporítása Kedvező életfeltételek biztosítása A biológiai szennyvíztisztítás Eleveniszapos reaktor (Activated Sludge) Mobilizált (szuszpendált) mikroorganizmusok Pehely (néhány 100 mikron átmérőjű) - belsejében eltérő körülmények Fix filmes reaktor (biofilm) Felülethez kötött mikroorganizmusok Gradiensek a biofilmen belül Csepegtetőtestek, biofilterek (bioszűrők) Természetes szennyvíztisztítás Alacsony költségű (BK, ÜK), nagy területigényű, a levegőztetést természeti folyamatok révén biztosító rendszerek Kistelepüléseken vagy utótisztításként 12

13 Szennyvizek tisztítása Nincs 100%-os szennyvíztisztítás! A tisztítás mértéke akkora, hogy az adott befogadó öntisztító képessége segítségével saját állapotát ne károsítsa Jogszabályi követelmények: EU szabályozás: 91/271EEC Direktíva (1991. május 21.) Minden 2000 lakosegyenértéknél nagyobb szennyvízkibocsátással rendelkező településen meg kell oldani a szennyvizek tisztítását (2015-ig) 91/271/EEC Direktíva Komponens Kibocsátási koncentráció Eltávolítási hatásfok [%] BOI 5 25 mg/l KOI 125 mg/l öla mg/l TP TN 10e-100e Leé: 2 mg/l >100e Leé: 1 mg/l 10e-100e Leé: 15 mg/l >100e Leé: 10 mg/l Hazai szabályozás Korábban: 3/1984 OVH rendelet Hat területi kategória a vízhasználatok alapján, nagyszámú komponensre kibocsátási határértékek, évi két alkalommal történő hatósági ellenőrzés, túllépés esetén bírság fizetése, szigorító és könnyítő feltételek, a kibocsátott szennyezőanyag mennyiségét nem vette figyelembe. Csak részlegesen érte el az eredeti célt, nem ösztönzött megfelelő módon a szennyezőanyag kibocsátás csökkentésére. 28/2004 KvVM rendelet Ez a jelenleg érvényes szabályozás, öt határérték kategória a nyers szennyvíz lakosegyenértékben (Leé) kifejezett szennyezőanyag tartalma függvényében Leé< <Leé< <Leé< <Leé< Leé> Technológiai, területi határértékek, egyedi határértékek megengedhető tartománya, közcsatornába bocsáthatóság kritériumai Változások a korábbi gyakorlathoz képest Méretezés hidraulikai kapacitás helyett a szennyezőanyag terhelés függvényében Alapvetően csak öt komponens kibocsátási határértéke szerepel Választási lehetőség a megadott kibocsátási koncentráció betartása, vagy a megadott, nyers szennyvízre vonatkoztatott %-os eltávolítás között A területileg illetékes környezetvédelmi hatóság a befogadó jellegének függvényében egyedi határértéket állapíthat meg Nagyon fontos új eleme a jelenlegi szabályozásnak, hogy a hőmérsékletet figyelembe veszi a nitrogén határérték megállapításánál. Több évtizedes probléma volt, hogy a téli időszakban az ammónium ionra ugyanaz a határérték szerepelt, mint nyáron. A nitrifikáló mikroorganizmusok működése alapvetően hőmérsékletfüggő. 28/2004 KvVM rendelet Terhelés [Leé] KOI kibocsátási koncentráció Eltávolítási hatásfok [%] < mg/l mg/l mg/l 75 10e -100e 125 mg/l 75 >100e 125 mg/l 75 13

14 28/2004 KvVM rendelet Terhelés [Leé] BOI 5 kibocsátási koncentráció Eltávolítási hatásfok [%] < mg/l mg/l mg/l e -100e 25 mg/l >100e 25 mg/l /2004 KvVM rendelet Terhelés [Leé] öla kibocsátási koncentráció Eltávolítási hatásfok [%] < mg/l mg/l mg/l 90 10e -100e 35 mg/l 90 >100e 35 mg/l 90 28/2004 KvVM rendelet Terhelés [Leé] öp kibocsátási koncentráció Eltávolítási hatásfok [%] < e -100e 2,0 mg/l 80 >100e 1,0 mg/l 80 28/2004 KvVM rendelet Terhelés [Leé] ön kibocsátási koncentráció máj. 15 nov 15. nov. 16-ápr. 30. < e -100e >100e Technológiai határérték Területi határérték 14

15 Egyedi határérték 15