VÍZKEZLÉS ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁS

Átírás

1 VÍZKEZLÉS ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁS A környezetgazdálkodási mérnöki, illetve a természetvédelmi és vadgazda mérnöki alapképzési (BSc) szakok képesítési követelményeinek kidolgozása, a szakok beindítása HEFOP P /1.0

2 Tartalomjegyzék A SZENNYVIZEK VÍZSZENNYEZİ HATÁSAI...6 Felszíni vizek szennyezése...6 Vízfolyások oxigénháztartása...9 Vízfolyások idıszakossága...10 A szennyvíz-terhelhetıség meghatározása...11 Felszín alatti vizek szennyezése...11 A tisztított szennyvíz bevezethetıségének vizsgálata...12 IPARI SZENNYVÍZTISZTÍTÁS...13 Az élelmiszeripari szennyvíz minıségi és mennyiségi jellemzése...13 Az élelmiszeripari szennyvizek tisztítása...16 CSATORNÁZÁSI RENDSZEREK ÉS A GYÜJTÖTT SZENNYVÍZ JELLEMZİJE...21 HAZAI SZENNYVÍZKEZELÉS HELYZETE...24 SZENNYVÍZTISZTÍTÁS...30 MECHANIKAI SZENNYVÍZTISZTÍTÁS...31 Kı és kavicsfogók, szennyvízrácsok...31 A homokfogók...33 Ülepítık...36 A BIOLÓGIAI SZENNYVÍZTISZTÍTÁS ELMÉLETI ALAPJAI...40 Szennyvízek kezelése...47 Szennyvizek anaerob kezelése...47 A rothasztóberendezések kivitelezése...51 A csepegtetıtestes szennyvíztisztítás...52 Forgó-merülı tárcsás biológiai szennyvíztisztítás...59 Oxidációs árkok...60 Szennyvíz utótisztításának folyamatai...61 Lebegıanyag eltávolítási eljárások...61 Nitrogéneltávolítás...62 Foszforeltávolítás

3 Kémiai utótisztítás...66 A TERMÉSZETKÖZELI RENDSZEREK...68 Természetközeli szennyvíztisztítás...68 A természetközeli szennyvíztisztítás fı alkalmazási területei.69 TAVAS SZENNYVÍZTISZTÍTÁS...70 Aerob tó...71 Anaerob tó...72 Fakultatív tó...72 Szennyvíztisztító tavak üzemeltetése...75 A SZENNYVÍZEK HASZNOSÍTÁSÁNAK LEHETİSÉGEI...78 Szennyvizek öntözése...78 A vízinövényes tisztítási rendszerek...82 A mocsári növényes rendszerek fıbb tervezési paraméterei...88 Élıgépek...89 HÁZI/EGYEDI SZENNYVÍZTISZTÍTÓ BERENDEZÉSEK...90 Óriástartály (Cesspool)...91 A szeptikus tartályok...91 Ülepítı tartály...92 Szalma vagy faháncs kosár...93 Recirkulációs biofilter...93 Levegıztetett biológiai szőrık...94 Biológiai szennyvíztisztító, zsebtelepek...94 Az egyedi szennyvíz-elhelyezési kislétesítmény leggyakoribb típusai...95 Elıkezelés mőtárgyai...96 Tisztítás mőtárgyai...99 Elhelyezés mőtárgyai A SZAGEMISSZIÓ ÉS A SZAGHATÁSOK SZABÁLYOZÁSA A SZENNYVÍZISZAPOK KEZELÉSE Iszapstabilizálás Iszaprothasztókban lejátszódó folyamatok Iszaprothasztók fıbb típusai

4 Iszapsőrítés Kondicionálás Szennyvíziszapok fertıtlenítése A szennyvíziszap víztelenítése Szennyvíziszapok szárítása Szennyvíziszap égetése A szennyvíziszapok komposztálása Szennyvíziszapok szállítása Szennyvíziszapok deponálása A SZENNYVÍZISZAP ELHELYEZÉSÉNEK ÉS HASZNOSÍTÁSÁNAK LEHETİSÉGEI Szennyvizek és szennyvíz iszapok elhelyezésének hatása a környezetre A szennyvíziszap eredető szerves anyagok hatása a talaj fizikai jellemzıire A szennyvíziszapok tápanyagtartalma és azok formái A szennyvíziszap elhelyezés közegészségügyi és mikrobiológiai szempontjai Szennyvíziszap eredető toxikus szerves anyagok sorsa a talajban Nehézfémek Szennyvizek és szennyvíziszapok elhelyezésének hazai szabályozása Szennyvízelhelyezés és hasznosítás MELLÉKLETEK

5 BEVEZETÉS A jó minıségő víz stratégia erıforrás lett, amely a szerencsére a Kárpát Medencében még kielégíti a szükségleteket, de számos baljós jel mutatja, hogy ez az állapot a vártnál sokkal gyorsabban megszünhet. Ezért is fontos, hogy 2015-ig tervezett jó ökológiai célállapot érdekében eddig soha nem tapasztalt beruházásokkal kívánjuk vízkészleteinket megırízni, ha lehet javítani. A végehez közeledı ívóvízprogram után a csatornázás és szennyvíztisztítás ad újabb munkát a jelen és a közeljövı mérnökeinek. Ezt a feladatot már nem lehet pusztán mőszaki alapokon megoldani, hiszen legalább ilyen fontosak a környezetvédelmi és szociális társadalmi édekek szemelıtt tartása is. Sajnos a többcélú jó minıségő vízkészletek mára nagyrészt korlátozottan férhetıek hozzá. A szakembereknek azonban mindent meg kell tenni, hogy az újrafelhasználási lehetıségek egyre növekedjenek. Ráadásul ezt a társadalom széles körei által is megfizethetı eljárásokkal, módszerekkel érjék el. Ezek között a módszerek között növekszik az energiai takarékos környezetbarát megoldások szerepe. A környezetgazdálkodási mérnököknek ezen a területen igan nagy fejlesztési feladataik vannak. A hagyományos csıvégi szemlélet helyett, ahol a hulladék mennyiségéhez ésösszetételéhez méretezték és optimalizálták a technnológiát itt is egyre fontosabbak és meghatárózóbbak a preventív illetve integrált un. Tisztább Technológiák, ahol a szennyezés megelızése, minimalizálása és újrahasznosítása a cél. A szennyvíztisztítás feladata így területileg a vízgyőjtın kezdıdik, ahol a pontszerő források kibocsátásait kell minimalizálni. A mesterséges technológiákat, ahol szintén a biológiai és biotechnológiai ismeretek nélkülözhetetlenek, csak addig a szintig kell és szükséges kiépíteni, amig azt természeti környezetbe építve és természetes folyamatokra támaszkodva lehet folytatni. A keletkezett iszapok deponálása mára szintén környezetgazdálkodási zsákutcának tekinthetı, csak azok újra hasznosítása jöhet szóba hosszútávú megoldásként. Ehhez viszont a mérnöknek értenie kell a tisztítási folyamatokat, hogy azokat megtervezve a környezetre ártalommentes célterméket és ne újabb hulladékot állítson elı. Az eddigi gondolatokból következik hogy a tisztítási folyamatok a befogadó és annak vízgyőjtıjének elemzésével kell, hogy kezdıdjenek, amelynek elemzési eredmények megmutatják, hogy milyen beavatkozások mellet érjük el a gazdaságilag, társadalmilag és környezet szempontjából fenntarthatónak itélhetı vízgazdálkodást. Tesszük ezt azért, hogy magunk és utódaink is jó minıségő vízkészletekkel rendelkezzenek. A könyv a maga terjedelmi korlátai mellett erre a munkára kívánja felkészíteni a hallgatókat. Szerkesztı 5

6 A SZENNYVIZEK VÍZSZENNYEZİ HATÁSAI FELSZÍNI VIZEK SZENNYEZÉSE A szennyvizek diffúz módon és pontszerően is veszélyeztethetik a felszíni vizeket. A házi és telepi szennyvízszikkasztások közvetetten a felszín alatti vizek közvetítésével terhelik a víztesteket. Ez a hatás mind a vízfolyásokat, mind az állóvizeket érinthetik, az utóbbiaknál akár eutrofizációt okozva. Pontszerően eltekintve lokális szabálytalanságoktól a vízfolyások vannak kitéve a szennyvizek terhelı hatásainak. A különbözı mértékben és hatásfokkal tisztított szennyvizek egy adott ponton, valamely bebocsátó mőtárgyon keresztül jutnak a víztestekbe. A szennyvizeknek a vízfolyások vízminıségére kifejtett hatásai a szennyvíz mennyiségi és minıségi paraméterein túl a vízfolyás hidrológiai és biológiai jellemzıitıl függ alapvetıen, melyek együttesen határozzák meg az adott szakasz öntisztuló képességét. A szennyezı anyagok koncentrációja és kémiai összetétele, a vízbe jutást követıen a különbözı folyamatok hatására megváltozik. Ezek a folyamatok: a hígulás, a biodegradáció, a biológiai felerısödés (amplifikáció) és az ülepedés (szedimentáció). A hígulás a szennyezıanyag tovaterjedésével, keveredésével következik be. A terjedésben a vízfolyás áramlási tulajdonságainak van szerepe. Ezek közül a vízhozam, a víztömeg és a vízsebesség a meghatározó, de fontos szerepet játszik a turbulencia is. A vízhozam, illetve a víztömeg és a koncentráció között fordított arányosság áll fenn (1. ábra). 1. ábra A vízhozam és a vízminıség összefüggései A hazai méréseken alapuló összefüggések kiegyenlítı görbéje nagy vízfolyások, vagy erısen, de egyenletesen terhelt kis vízfolyások esetében hiperbolával jellemezhetı kevesebb vízjárású, illetve kevésbé szennyezett kisebb vízfolyások esetén a kezdeti hiperbolikus szakasz után emelkedı tendenciát mutat. A vízminıség valamely komponensbıl (C) adott vízhozam (Q) mellett származó terhelés (T=CQ) lényegében három tagból tevıdik össze: a vízfolyás vízhozamával arányos alapterhelésbıl (aq), a vízfolyás vízhozamától független szennyvízterhelésbıl (b), 6

7 a vízfolyás vízhozamával (Q), illetve egységnyi idı alatt bekövetkezı vízhozam változásával (Q-Q -1 ) egyenesen arányban változó nagyvízi terhelésbıl, amely az árterületrıl történı bemosások szennyezı hatását tartalmazza. Így a terhelés: T = CQ = aq + b + cq(q-q -1 ) ahol a, b és c állandók meghatározása nagyszámú mérési adat birtokában korrelációszámítással lehetséges. Olyan kiegyenlített vízjárású vízfolyás (pl. a Duna) esetében, ahol Q és a Q -1 értéke nagyságrendileg megegyezik, ott az elızı összefüggés jobboldalának harmadik tagja - figyelembe véve azt a tapasztalati tényt, hogy c értéke nagyságrendekkel kisebb a értékénél - elhanyagolható. Ez esetben az összefüggés alakja: T = CQ = aq + b Heves vízjárású vízfolyásoknál az összefüggést vagy eredeti alakjában használjuk, vagy azzal a közelítéssel élhetünk, hogy Q-1 értéke Q értékéhez képest elhanyagolható. A terhelés mértéke: T = CQ = aq + b +cq 2 A szennyezés elkeveredésében, koncentrációjának csökkenésében a turbulens diszperzió játszik szerepet. Kis keresztszelvényő vízfolyásokban (pl. ér, patak, kis szelvényő belvízcsatorna) a keresztirányú elkeveredés gyakorlatilag néhány méteren belül megtörténik. Szélesebb és nagyobb vízhozamú vízfolyásoknál ez lényegesen nagyobb távolságon következik be. A szennyvíz keresztirányú terjedésének ismerete többek között a vízkivételi pontok vagy a fürdıhelyek kijelölésénél kap kitüntetett szerepe 1. A szennyezıanyag koncentrációja a szennyvízbebocsátástól számított hossz- (x) és keresztirányban (y) az alábbi összefüggéssel számítható Jolánkai alapján 2 :,, 2,, 2 C0,0 - (y - 2 n- y - 0) (y - 2n+ y0) C(x, y) = exp + exp,,, 4π x n=0 4 4 x x ahol C: a szennyezıanyag koncentrációja a vízfolyásban (g/m 3 ) ε y : a keresztirányú elkeveredési tényezı (m 2 /s) C o,o = C o q o /v x h B C o : a szennyezıanyag koncentrációja a szennyvízbevezetésben (g/m 3 ) q o : a szennyvízbevezetés vízhozama (m 3 /s) x: távolság a szennyvízbevezetés alatt (m) x, = x ε y /v x B 2 y, = y/b y: távolság a vízfolyás partjától a meder felé y, o = y o /B y o : a szennyezıforrás (a bevezetés) távolsága a vízfolyás partjától (m) B: a vízfolyás szélessége (m) Az összefüggés alapján több szennyvízbebocsátás hatására kialakuló kétdimenziós szennyezés-eloszlást szemléltet a 2. ábra. 7

8 Szennyezés Q Szennyezés keveredés és lebomlás lebomlás keveredés és lebomlás 2. ábra Két-dimenziós elkeveredési modell (Forrás: Jolánkai, 1999) lebomlás A biodegradáció az oxigént felhasználó szennyezı-anyagok esetében következik be. A legnagyobb szerepe ebben a folyamatban a biokémiai folyamatoknak van, melyek keretében a vízi ökoszisztémában levı mikroszervezetek (baktériumok, gombák, protozoák) részben saját testük felépítéséhez használják a biodegradálható szerves szennyezıket, részben mineralizálják ezeket. Ezek aerob és anaerob folyamatok lehetnek. Az aerob folyamatoknál oxigénigényes mikroszervezetek vesznek részt a lebontásban, a végtermékek, a szén-dioxid, szulfátok, foszfátok és a víz. Néhány szerves anyag lebontásához szükséges oxigén mennyiséget mutatjuk be az 1. táblázat. 1. táblázat Néhány szerves anyag lebontásának oxigén szükséglete Szerves anyag Oxigén igény (go 2 /g szerves anyag) Zsír 2,85 Fenol 2,38 Fehérje 1,46 Keményítı 1,18 Cellulóz 1,18 Glükóz 1,06 Ecetsav 0,94 A biológiai felerısödés (magnifikáció) az a jelenség, melynek során toxikus nehézfémek, radioaktív anyagok, peszticidek és egyéb vegyületek egy adott élıszervezetben felhalmozódnak. Az adott felhalmozott vegyület a magasabb rendő szervezetekben tovább dúsul. A vízfolyások öntisztulásában fontos szerepet játszik az ülepedés. Az ily módon történı öntisztulás a vízben lévı oldhatatlan lebegı hordalékokra vonatkozik, azonban ezek felületére adszorbeálódhatnak különbözı szennyezı anyagok, amelyek a leülepedés során a fenékiszapban akkumulálódnak és potenciális szennyezı anyagként vannak jelen. Ezek egy fenékkotrás vagy egy árvíz során visszakerülhetnek a vízbe, ahol komoly szennyezést okoznak. Az ülepedés sebességét a Stokes törvény határozza meg a következık szerint: 8

9 VÍZFOLYÁSOK OXIGÉNHÁZTARTÁSA A víz oldott oxigén tartalma a vízminıség egyik jellemzı paramétere. A vízben található magasabb rendő élılények és így az egész vízi ökoszisztéma létének elıfeltétele az oxigén jelenléte a vízben. A víz oldott oxigén tartalmának alakulását nagyszámú fizikai, biológiai és kémiai (reakció) folyamat befolyásolja. Ezek egy része fogyasztja az oxigén tartalmat, másik része pedig növeli azt. Ezeket a folyamatokat az oxigénháztartás részfolyamatainak nevezzük, míg azok eredményét az oxigén mérlegnek. A jelentıs szervesanyag bevitellel szennyezett vízi környezetben a legjelentısebb oxigént fogyasztó folyamat a szervesanyag biokémiai lebontása. A vízben lévı mikroorganizmusok lebontják a szervesanyagot és ennek során, anyagcsere folyamataikhoz oxigént vonnak el a vízbıl. A víz biokémiailag bontható szervesanyag tartalmának mértékegysége a Biokémiai Oxigén Igény (BOI), amely az az oxigén mennyiség, amelyet a mikroorganizmusok a szervesanyag lebontása során egységnyi víztérfogatból meghatározott idıszak (öt nap) alatt elvonnak (BOI 5, mgo 2 /l). A legfontosabb folyamat, amely ennek ellene hat az oxigénfelvétel. Ez a folyamat elsısorban a vízmozgás hidraulikai jellemzıitıl, a turbulenciától függ. A szennyvízbevezetés hatására kialakuló BOI koncentráció a bármely szennyezı anyagra használható hígulási egyenlettel határozható meg: C s qs+qbcb C0 = qs+q Ahol: C s : a szennyezıanyag koncentrációja a bevezetett szennyvízben [mg/l], q s : a szennyvízhozam [m 3 /s], C b : a szennyezıanyag háttér koncentrációja a befogadóban [mg/l], Q: a vízfolyás vízhozama [m 3 /s]. A biokémiai oxidáció sebessége egyenesen arányos a még lebontásra váró anyag koncentrációjával, azaz dc1 = - K1C1 dt Ahol: C 1 : a víz lebontható szervesanyag tartalma BOI-ban [mg/l] kifejezve, K 1 : a biokémiai lebontási folyamat sebesség tényezıje [1/d]. A C s telítettségi oxigén szint és a C ox tényleges oldott oxigén koncentráció különbsége a C 2 oxigénhiány. Azaz C 2 = C s - C ox. Az oxigénfelvétel azaz a levegıztetés folyamatának sebessége egyenesen arányos a C 2 oxigénhiánnyal. A biokémiai lebontás levegıfelvétel csatolt folyamatai az alábbi összefüggéssel írható le: dc2 = K1C1 - K2C2 dt K 2 : az oxigénfelvétel sebesség tényezıje [1/d] A szerves anyagok mineralizálásához elhasznált oxigénmennyiség és a vízben felvett oxigén eredıje az oxigénvonal (3. ábra), mely a távolság és/vagy az idıfüggvényében mutatja be a telítettségi oxigénszinthez képpest elıálló hiányt. 9

10 Telítettségi O 2 koncentráció D 0 O 2 koncentráció D crit D DO DO 3 DO crit Távolság vagy idı, t=x/v Vízfolyás Szennyezés 3. ábra Az oxigénvonal VÍZFOLYÁSOK IDİSZAKOSSÁGA A vízfolyások vízhozam-tartóssága alapvetıen meghatározza azok öntisztuló-képességét. A kiszáradás gyakorisága és tartósága függvényében a vízfolyások lehetnek állandóak, kvázi (félig) állandóak és idıszakosak. A felszín alatti vizek minıségi védelmét szolgáló újabb jogi szabályozásokban megjelentek többek között a szennyezı anyagok közvetett bevezetésének tilalma a fokozottan érzékeny területeken található idıszakos vízfolyásokra vonatkozóan, valamint az idıszakos vízfolyásba történı tisztított szennyvíz bevezetésével kapcsolatosan korlátozások és ellenırzési kötelezettségek. Az érvényben lévı jogszabály (219/2004. (VII. 21.) Korm. rendelet a felszín alatti vizek védelmérıl) szerint az idıszakos vízfolyás olyan állandó vízhozammal, illetve vízborítással nem rendelkezı vízfolyás (így különösen ér, patak, belvízcsatorna), amely idıszakosan kiszárad tisztított szennyvíz, illetve használt víz bevezetése nélkül. Az állandó vízfolyás fogalmának meghatározásánál az állandó vízborítás nem lehet mérvadó, hiszen ez tavak esetében is fennáll, ezért egy minimális vízhozamot kell feltételezünk. A vízkészletgazdálkodási gyakorlatban az 5 10 l/s augusztusi 80%-os tartósságú vízhozammal rendelkezı vízfolyásokat tekintik állandónak, tehát ha egy meghatározott idıszak minden évében ez az érték 5 10 l/s-nál nagyobb. Sajnos a kisvízfolyások nagy részérıl vízhozam statisztika nem áll rendelkezésre, ezért a gyakorlatban szórványos mérések és tapasztalat alapján is el kell tudni dönteni egy vízfolyás állandóságát, vagy idıszakos jellegét. Ezért a vízkészlet-gazdálkodási gyakorlatban használtnál szigorúbb, a fogalommeghatározásoknál javasolt idıszakos vízfolyás definíciót kell alkalmazni. Ez a megoldás azért kedvezı, mert egy-egy rendszeres vízrajzi észleléssel nem rendelkezı vízfolyásra is a 0 vízhozamra vonatkozóan a területet ismerı helyi szakemberek több és megbízhatóbb információval rendelkeznek. Néhány kivételtıl eltekintve, mesterséges eredetők és vízjárásuk miatt általában a belvízcsatornák és kettıs mőködéső csatornák nem tekinthetık állandó vízfolyásnak. Külön szempont, hogy az adott vízfolyás természetes állapotában is állandó-e vagy csak a szennyvíz, illetve egyéb használtvíz bevezetések miatt 3. 10

11 A SZENNYVÍZ-TERHELHETİSÉG MEGHATÁROZÁSA A szennyvíz-terhelhetıség valamely vízfolyás meghatározott szelvényében a határkoncentráció és a mértékadó vízhozam szorzataként kapott határérték (g/s), mely a szennyvíz bevezetése alatt kialakulhat. Értéke a különbözı vízminıségi komponensek megengedett illetve számítható határértékeitıl, a folyó öntisztuló képességétıl, a jellemzı vízhozam viszonyoktól, valamint a nagyobb szelvény fölötti szakasz terhelési viszonyaitól függ. A szennyvíz-terhelhetıség szempontjából elsısorban az oxigénháztartás komponensei bírnak jelentıséggel. Az oxigénvonal alapján történı szennyvíz-terhelhetıség meghatározása az alábbiak szerint történik: k 4 p k k k 2 k1 2 2 k 4(k1q D0k 2) Smax = + (Dmax q) 1 + k k k p k k (S ) max k 4 k = k k3 p a q = k 4 k 1 Ahol: S 0 : a vízfolyás teljes biokémiai oxigénigénye a szennyezı forrás adott, mg/l; S 0max : a szennyvíz-terhelhetıségi koncentráció, mg/l; D max : a minimális oldott oxigéntartalomhoz tartozó maximális oldott oxigénhiány, mg/l; D 0 : oxigénhiány a vizsgált folyamat elején, mg/l; k 1 : szervesanyag lebomlási állandó, l/d; k 2 : oxigénfelvételi állandó, l/d; q: a fotoszintézis tényezıje, mg/l/d; p: a fenékiszap tényezıje, mg/l; k 3 : a lebegıanyag-kiülepedés sebességi állandója, l/d. FELSZÍN ALATTI VIZEK SZENNYEZÉSE A szennyvizek a felszín alatti vizeket pontszerően és diffúz módon is terhelik. Pontszerő forrásoknak számítanak pl. a felszín alatti sérült vezetékek és nem megfelelı szigeteléssel kialakított tartályok (házi és ipari szennyvíztárolók). Diffúz szennyezéseket okozhatnak pl, a szennyvizek és szennyvíziszapok nem elıírásszerő mezıgazdasági hasznosításai. A tisztított szennyvizek befogadóba juttatása a nyári idıszakban a szennyvíz magas sótartalma miatt gyakran akadályokba ütközik az esetleg öntözıvíz-kivételek miatt. Ilyenkor a szennyvizet pl. szikkasztómezıre juttatják ki, mely terület jóval nagyobb terhelést kap, mint azt a természetes öntisztuló-képessége megengedné. Hazánkban jelenleg még számos olyan szigeteletlen fakultatív és oxidációs tározó mőködik, mely a szennyvizet jórészt elszikkasztja. Ezeket a tározókat rövid idın belül (legalább 20 éves élettartamú) szigeteléssel kell ellátni, vagy rekultiválással egybekötve fel kell számolni. A szennyvizeknek a felszíni vízfolyásba, mint befogadóba való juttatása is okozhatja a felszín alatti vizek elszennyezését. Különösen veszélyeztettek azok a víztestek melyek az év bizonyos hányadában nem rendelkeznek megfelelı hígulást eredményezı vízhozammal. A vízfolyások mederkörnyezeti elszennyezıdésének elkerülése érdekében 11

12 elıvizsgálatot kell végezni. Ennek során olyan szennyvíz-kibocsátási paraméterek határozhatók meg, mely hosszú távon sem okozza a felszín alatti vizek minıségi állapotának tartós romlását. A TISZTÍTOTT SZENNYVÍZ BEVEZETHETİSÉGÉNEK VIZSGÁLATA A tisztított települési szennyvizek felszíni befogadóba történı bevezetését a 28/2004. (XII. 25.) KvVM Rendelet szabályozza. Ez a különbözı komponensekre kibocsátási határértékeket ad meg és a veszélyes és mérgezı anyagok tekintetében elıírja, hogy ezeket a 10/2000 (VI.2) KöM-EüM-FVM-KHVM együttes rendeletben szereplı, a felszín alatti vizekre vonatkozó (B) szennyezettségi határértékek betartásával kell megállapítani. Szennyezı anyagnak idıszakos vízfolyásokba történı bevezetését mint a felszín alatti vízbe történı közvetett bevezetést a 219/2004. (VII.21.) Korm. rendelet fokozottan érzékeny területeken tiltja, egyéb területeken csak feltételekkel engedi meg, és ez vonatkozik a tisztított települési szennyvizekre is. Fokozottan érzékeny területen áthaladó vízfolyás esetében a felette lévı szelvényben akkor sem engedhetı meg tisztított szennyvíz bevezetése, ha az adott szelvény nem fokozottan érzékeny területen van. Amennyiben az adott vízfolyásba tisztított szennyvíz bevezetése lehetséges, már a tervezés fázisában elıvizsgálatokat kell végezni, illetve a szükséges monitoringot elızetesen meg kell tervezni. A tervezés során a következı mennyiségi kérdéseket kell vizsgálni: - a tisztított szennyvíz bevezetés vízhozamának meghatározása, - az idıszakos vagy állandó jelleg meghatározása a bevezetés szelvényében, - a száraz idıszak tartama, - a lefolyás becslése a száraz idıszakon kívül (maximum, átlag, minimum), - a tisztított szennyvíz mederben történı elszivárgási hosszának becslése száraz idıszakban, - a száraz idıszakban beszivárgó víz mennyiségének meghatározása, - az állandó vízfolyással jellemzett idıszakban beszivárgó víz mennyiségének meghatározása, - a két mennyiség arányának meghatározása, feltételezve, hogy a keveredés a beszivárgási szakasz mentén egy becsülhetı mérető felszín alatti elkeveredési idomon belül megtörténik egy-két éven belül, - a száraz idıszakban, valamint a lefolyással jellemezhetı idıszakban történı beszivárgás felszín alatti elkeveredési idomának becslése - a továbbszivárgó víz által 50 éven belül elérhetı felszín alatti vízbázisok felmérése. A vízminıségre vonatkozóan a tervezés során a következıket kell vizsgálni: - a tisztított szennyvíz minısége, kémiai összetétele, - a száraz idıszakban történı koncentrációnövekedés, - a szelvénybe érkezı felszíni víz minısége, kémiai összetétel a bevezetés szelvénye felett nagy-, közép- és kisvízi állapotban, - az elszivárgási hosszon belül a meder menti talajvíz kémiai összetétele - a várható talajvíz-minıség becslése a tisztított szennyvíz beszivárgása, a párolgás okozta koncentrációnövekedés, majd a csapadékos idıszakban a hígító beszivárgással történı keveredés után. A tervezés során tehát bizonyítani kell, hogy a tisztított szennyvíz bevezetés nem okozza a felszín alatti vizek vízminıségi károsodását az elızıekben definiált felszín alatti 12

13 elkeveredési idomon kívül. Ennek kiterjedése csak olyan lehet, amely sem üzemelı, sem távlati vízbázist, továbbá természetvédelmi területet nem veszélyeztet. A tervezés során tett feltételezéseket érzékeny területeken az elıvizsgálatok során kialakított monitoring további üzemeltetésével, a már ismertetett gyakoriságú mérésekkel szükséges bizonyítani. A kevésbé érzékeny területeken a tisztított szennyvíz bevezetésének mennyiségi és minıségi mérésére vonatkozó jogszabályi elıírásokon kívül minimum programként a feltárás során telepített talajvízminıség-észlelı kutak állandósítása, évi két alkalommal történı mintázása javasolható azokra a komponensekre, amelyek a tisztított szennyvíz bevezetés szempontjából kockázatosak, de mindenképpen szükséges a ph, a vezetıképesség, a nitrát, az ammónia, és az oldott oxigén mérése. IPARI SZENNYVÍZTISZTÍTÁS Minden olyan szennyvíz, amit bármilyen ipari vagy kereskedelmi tevékenység folytatására szolgáló helyrıl bocsátanak ki, és ami nem háztartási szennyvíz és csapadékvíz ipari szennyvíznek minısül. Az ipari szennyvizek okozta káros hatások a következıkben foglalhatók össze: 1. Oldható szerves anyagok hatása, mely az oldott oxigén hiányának növekedését okozza. Ez a hatás minden vízfázisba kerülést jellemez, a vizek redox potenciáljának csökkenése, a víz minıségét károsan befolyásolja, szaganyag-romlást is okoz. 2. Toxikus anyagok, elsısorban nehézfémek megjelenése, mely minden szerves rendszert károsít. A magas ammónia-, szulfid-, fehérje-és zsírtartalom is toxikus bizonyos mikroorganizmus csoportokra. 3. Szín és zavarosságot okozó anyagok, melyek mind esztétikai, mind tisztíthatósági szempontból kedvezıtlenek. 4. A növényi élet számára szükséges tápanyagok túlsúlya, melyek az élıvizek eutrofizációját gyorsítják meg. 5. Szerves mikroszennyezık, melyek egy része karcinogén. 6. Szerves és szervetlen olajak, melyek esztétikailag kellemetlenek, egyéb hatásaikban károsan befolyásolják az élıvilág élettevékenységét. 7. Savak és lúgok, melyek toxicitásuknál és vízminıséget befolyásoló voltuknál fogva károsan befolyásolják a befogadókat. 8. Légkörbe jutó szag és egyéb anyagok, melyek a környezetszennyezés lényeges okozói. 9. Szuszpendált anyagok, melyek a befogadók fizikai, fiziko-kémiai és biológiai tulajdonságait módosítják. 10. Hımérsékleti hatások, melyek a befogadók teljes biokémiai folyamatait lassítják, vagy gyorsítják, ennek következtében módosítják a befogadók teljes biotópját. 11. Radioaktív anyagok, melyek hatásuknál fogva mutációkat (genetikai hatásokat) okoznak, megváltoztatva a befogadó élıvilágát. 12. Bakteriális és vírusanyagok befogadóba juttatása, mely mind humán, mind bovin vonatkozásban rendkívüli veszélyeket rejt magába. A következıkben az élelmiszeripari szennyvizek jellemzésére és tisztítási módjainak ismertetésére szorítkozunk. AZ ÉLELMISZERIPARI SZENNYVÍZ MINİSÉGI ÉS MENNYISÉGI JELLEMZÉSE Az élelmiszeripari szennyvíztisztítás feladata a speciális vízszennyezı anyagok természetbe jutásának megakadályozása. A vonatkozó rendeletek ezért elıírják a közcsatornába való elıtisztítás szükségességét, vagy befogadóba való bevezetés tisztítási 13

14 határértékeit (28/2004. (XII. 25.) KvVM rendelet). A keletkezı szennyvizek minısége, mennyisége nagymértékben függ a gyártott termékek fajtájától, mennyiségétıl és a gyártási technológiáktól. Az 2. táblázat a Magyarországon keletkezı, az élelmiszerágazaton belüli négy fı iparág, a húsipar, tejipar, konzervipar és söripar átlagjellemzıit tartalmazza. 2. táblázat Élelmiszeripari szennyvizek átlagos minıségi jellemzıi vágóhidak és húsipar tejipar konzervipar söripar KOI kr g/m BOI 5 g/m összes lebegı anyag g/m zsír-olaj tartalom g/m ph 6,5-8, ,5-10 4,5-12 A továbbiakban néhány iparág termelési tevékenységei során keletkezı szennyvizeket jellemezzük külön-külön. Hús- és baromfiipari szennyvizek: Általánosságban elmondható, hogy a húsipari szennyvizek (az élelmiszeripar egyik legtöbb gondot okozó szennyvizei) koncentráltabbak, mint a baromfiiparból származóak. Igen nagy mennyiségő vért, állati fehérjét és zsírt tartalmaznak. A zsír, mint felülúszó a víz felszínén megszilárdul, majd egyre vastagabb rétegre kiterjed, így a csatornanyílás elzáródásához vezethet. Ezért zsír- és olajfogók beépítése szükséges a technológiai folyamatba. A kolloid formában jelenlévı zsír- és olajszennyezések eltávolítása történhet apoláris anyagok felszívására alkalmas nagy fajlagos felülető perlittel (centrifugálás után újra felhasználható) vagy tızeggel (amelybıl a felszívott anyag nem nyerhetı ki, energetikailag égetéssel hasznosítható), illetve különbözı kialakítású zsír- és olajfogó berendezésekkel. A húsipari szennyvizekben sok a darabos szennyezés, amelyek hús és béldarabkák, köröm, toll lehetnek. Mindemellett igen nagy mennyiségő szerves anyagot, gyomor- és béltartalmat, hígtrágyát, szırt is tartalmaznak, ezért rövid idın belül erıteljes rothadásnak indulnak, intenzív szagképzıdés mellett. Egészségügyi szempontból magas baktérium fertızöttség jellemzi, döntıen patogén Salmonella törzsekkel. Tejipari szennyvizek: A tejiparra jellemzı a szennyvizek minıségi és mennyiségi ingadozása. Mennyiségük évszakonként és napszakonként is változik. Fıleg a nap elsı felében jelentkezik a szennyvíz legnagyobb része. A minıségi ingadozás változó szennyezettséget jelent. Jellemzı rájuk a nagy oxigénigénnyel induló gyors rothadó-képesség, mivel igen magas, könnyen bomló szerves anyagok, savó, író, vaj, sajt, túródarabok is az elcsurgó vizekbe kerülnek. Így erısen higított tejnek tekinthetık (1-2%), melyekbe só, cukor, laktóz, savak, lúgok, protein, tejzsír is belekerül. A tejzsír visszatartása azért fontos a technológiai-sor folyamán, mert csıszőkületet okoz és így rothadó iszaptelepet alkot, ahol anaerob (oxigénmentes) folyamatok uralkodnak. Ilyen körülmények mellett pedig a fehérjék könnyen gázhalmazállapotú kénhidrogénné alakulnak át, és a csatorna felsı részén lekondenzálva kénsavvá oxidálódnak, ezzel betonkorróziót okoznak. 14

15 A szerves szennyezıkön túl igen gyakran és változó (így követhetetlen) mennyiségben szervetlen szennyezık is a szennyvíz alkotóiként jelenhetnek meg. Ilyenek a por és homok részecskék valamint a hőtı és kompresszorvizek. Mindezek alapján megállapítható, hogy a tejipari szennyvizek állati táplálékként könnyen értékesíthetıek lennének, de a rendkívül magas szerves anyag tartalmuk miatt kitőnı baktérium tápoldatok, illetve a magas víztartalmuk miatt igen költséges a szállításuk. A mikróbák megtelepedésével a szennyvíz gyors bomlásnak indul, majd az oxigénkészlet kimerülése után savas erjedésbe megy át. Napjainkban a víztakarékos gyártástechnológia bevezetése a tejiparba szükségessé vált, mert a keletkezı szennyvíz mennyisége így 4 literrıl 0,6 literre csökkenthetı 1 liter tej termelése esetén. Konzervipari szennyvizek: Átfogó képet nyújtó jellemzésük nehézkes, mert minden egyes termékre meghatározott gyártási eljárást használnak. Szennyvizeinek összetétele és szennyezettsége nagyon változó, de elsısorban a feldolgozott anyag fajtájától és számától függ. A termékek mosása és tisztítása miatt sok lebegıanyagot (rost, héj, homok) tartalmaznak. A konzervipar nagy oxigénigényő, gyakran magas hımérséklető szennyvizei fıleg oldott és kolloid szennyezéseket tartalmaznak. Ezek a szennyezések gyümölcs és zöldséglevek, szirup, fızetmaradványok, hámozáshoz használt lúg, cukor és fehérjék formájában vannak jelen és a kémiai és biológiai oxigénigény növekedéséhez vezetnek. Cukoripari szennyvizek: A nagyobb cukorgyárak gyakran élıvízfolyások mellé települnek, aminek két oka van. Az egyik, hogy csak kis mennyiségben igényelnek ivóvíz minıségő vizet a termelési folyamataikhoz, a másik, hogy szennyvizeik több, mint 90%-a élıvízi befogadóba kerül. A cukoripar vízigénye nagy, ezért általában saját vízmővük is van. A cukoriparban a szennyvízbe jutott úsztató és mosóvizek tartalmazhatnak szervetlen szennyezéseket, homokot, földet, répadarabokat és leveleket. A szerves szennyezésekért a répából kioldott növényi fehérjék, cukrok és a humuszsav a felelıs. Szennyvizeik gyakran nagy oxigénigényőek, sok oldott cukrot tartalmaznak, ami jó tápláléka a mikrobáknak. Befogadóba (pl.: élıvízbe) jutva a bevezetés helyén a víz oldott oxigéntartalma annyira lecsökken, hogy más élılények számára már nem elegendı így a fajösszetétel is megváltozik. Kondenzvizek, amelyek a híg cukorlé vákuumbepárlásakor keletkeznek, illetve a hőtıvizek, takarító és tisztítóvizek, mosóvizek is a szennyvízbe jutnak. A mosóvizek lúgosak és kisebb-nagyobb mennyiségben tartalmaznak detergenseket (szintetikus mosószerek). Ezek felületaktív anyagok, amelyek csökkentik az oldószer (általában víz) felületi feszültségét, és így lehetıvé válik a zsíros, olajos és egyéb szerves tulajdonságú szennyezıdések eltávolítása, fellazítása. A mosószerek nedvesítı-, emulgeáló-, habképzı tulajdonságúak. Diszpergálják a szennyezıdést, azaz lebegtetik az oldatban. Magyarországon szinte kizárólag anionaktív detergenseket használnak az élelmiszeriparban (berendezések tisztítására), ezért vízszennyezési szempontból ezeket a vegyületeket kell vizsgálni. Az élelmiszeripari szennyvizeinkbıl bekerülnek a természetes vizekbe, és a felületaktív tulajdonságaik miatt lassítják a felszíni vizek öntisztulási folyamatait. Habképzı tulajdonságuk miatt hátrányosan befolyásolják a vizek tisztulását, de zavarják a biológiai szennyvíztisztítást is. Kezelésük azonban korántsem egyszerő. Egyes detergensek csak a legjobb hatásfokú tisztítási eljárás során bomlanak le, ezért egyes országokban már szabályozzák a biológiai lebonthatóság idejét. A hatályos szabványok szerint a szennyvíz biológiai szennyvíztisztítóba engedhetı, ha detergens koncentrációja nem haladja meg a 0,5 g/l határértéket, és közvetlenül csatornába, ha ez az érték 0,05 g/l alatti. A cukorgyártás mellékterméke a melasz és a cukorrépaszelet, az 15

16 elıbbit élesztıipari nyersanyagként, míg az utóbbit állattakarmány alapanyagként hasznosítják 4. A szennyezés a vágóhidak, húsipar és a tejipar esetében döntıen zsír jellegő (kolloid formában), míg a konzerviparban és a söriparban fıként oldott szerves anyagként van jelen. Az egyes iparágakban a kibocsátott szennyvíz mennyisége az adott üzem termelési kapacitása szerint alakul (3. táblázat). 3. táblázat Néhány élelmiszeripari üzem jellemzı szennyvízkibocsátása kisüzem (m 3 /d) nagyüzem (m 3 /d) vágóhidak, húsüzemek tejüzemek tejüzemek söripar : AZ ÉLELMISZERIPARI SZENNYVIZEK TISZTÍTÁSA A fentiekben láthattuk, hogy az élelmiszeripari szennyvizek igen változatosak és sokfélék lehetnek elsısorban a feldolgozandó anyagok fajtái és a termeléshez kialakított technológiai folyamatok alapján. Tisztításukra Magyarországon is sokféle kutatás irányul. Az élelmiszeripar szennyvizeinek tisztítása során a legfontosabb technológiai feladatokként a következıket sorolhatjuk fel: Az úszó anyagok-zsírok, olajos stb. kiválasztása, eltávolítása, a szennyvíz lebegı anyagainak eltávolítása, a szennyvíz organikus anyagainak lebontása, a KOI és a BOI 5 paraméterek elıírt mértékben történı csökkentése, az íz- és szagrontó anyagok, mikro-szennyezık eltávolítása, zavarosság- és elszínezıdést okozó anyagok kivonása, a levegı szennyezést okozó illó anyagok kivonása, eltávolítása, nitrogén- és foszfor vegyületek eltávolítása, tavak eutrofizálódásának késleltetése, megakadályozása, toxikus vegyületek eltávolítása, biológiailag nem, vagy csak részlegesen bontható anyagok eltávolítása, korszerő, új, aktuális feladatként jelentkezik a szennyezett víz újrafelhasználása, az értékes anyagok visszanyerése, hasznosítása. Az élelmiszeripari szennyvizek tisztítása önállóan, vagy házi, kommunális szennyvizekkel történı együttes tisztítás feladataként jelentkezik. A szennyvizek tisztítására alkalmazandó szennyvízkezelési technológia kiválasztásánál a szennyezés jellegéhez kell igazodni. A tisztítás elsı lépése a mechanikai tisztítás (gépi tisztítású finomrács vagy ívszita), amellyel csökkenthetı a további tisztítási lépcsık terhelése, az ott alkalmazott gépészeti berendezések (pl. szivattyúk) eltömıdése, kopása, a keletkezı tisztítási melléktermékek, iszapok (elhelyezés szempontjából veszélyes hulladékok) mennyisége. 16

17 A szennyvíz gyorsan ülepedı anyag tartalma alapján szükséges lehet egy tangenciális vagy levegıztetett, hosszanti átfolyású homokfogó berendezés is. Mivel a szennyvíz a gyártott termék termelésébıl keletkezik, mennyisége ingadozó, amelyet a következı tisztítási lépcsı méretének és mőködésének optimalizálása érdekében célszerő kiegyenlíteni egy puffer mőtárgyban. A puffer mőtárgy a mennyiségi kiegyenlítés mellett minıségi kiegyenlítést is biztosít. Vegyszeres flotálással lehet eltávolítani a fıként kolloid szennyezıdéseket tartalmazó vágóhídi, húsüzemi és tejipari szennyvizekbıl a szennyezıdéseket. Ezzel a technológiával az oldott (kis molekulájú) szerves anyagokat nem lehet kivonni a szennyvízbıl. A flotációs berendezés két fı technológiai lépése a flokkulálás és flotálás. A tisztításhoz használt vegyszereket adagolószivattyúk segítségével a flokkulátor térbe adagolják. A vegyszerrel (Al-, vagy Fe-oldat) megbontott emulziók, illetve a szintén vegyszerrel (anionaktív polielektrolit) flokkulált (pelyhesített) szennyezık elkeverednek a magas nyomású recirkuláció segítségével bejuttatott levegıvel. A nagy nyomásnak köszönhetıen a levegı mikrobuborékok formájában van jelen. A flokkulátor térben létrejött pelyhekhez hozzátapadnak a nagy fajlagos tapadási felülető mikrobuborékok, melyek késıbb a flotációs térben azokat a felszínre emelik. A flokkuláló ph mérıvel rendelkezik, mely biztosítja a semlegesítéshez szükséges automatikus vegyszeradagolást. A flokkulátorból a már elválasztható formában jelenlevı szennyezık és a szennyvíz a flotáló berendezésbe kerülnek, ahol a recirkuláltatott szennyvízben nyomás alatt elnyeletett levegı, azaz diszperz víz ("fehérvíz") felúsztató hatására a szennyvíz szennyezıi a felszínre úsznak és ott sőrősödnek. A felúszott szennyezıdéseket automatikus lefölözı gépészeti berendezés távolítja el a vízfelszínrıl, amelyet a tároló tartályból veszélyes hulladékként kell elszállítani és engedélyezett telepen elhelyezni. A flotációs berendezések több cégtıl, eltérı kialakításokban, nagy számban jelen vannak az üzemekben (4 ábra). 4. ábra Flotációs rendszer Biológiai tisztítási eljárásokkal (anaerob és aerob) célszerő a határérték feletti oldott szervesanyag tartalmat eltávolítani a szervesanyag koncentráció értékétıl függıen. Az anaerob szennyvíztisztításban a levegıtıl elzárt közegben az ún. "metanogén" és "acetogén" típusú baktériumok végzik a szervesanyag lebontását, amely számukra tápanyag. A lebontási folyamat során metánt termelnek, amely energia visszanyerésre hasznosítható. A szervesanyag lebontás és a metán képzıdés C tartományban 17

18 optimális, így az anaerob szennyvíztisztítási technológia a nyers szennyvíz min C hımérséklete, BOI 5 min g/m 3 értéke és m 3 /d minimális szennyvíz mennyiség esetén javasolható. Az anaerob szennyvíz kezelés során a tisztítást végzı baktériumok (eleveniszap) fázis szétválasztása is megtörténik a tisztított szennyvíztıl (5. ábra). 5. ábra Az anaerob tisztítási rendszer Ennek a tisztítási technológiának a viszonylag magas beruházási költsége alacsony üzemeltetési költséggel, kevés iszapképzıdéssel és energia visszanyerési lehetıséggel társul. Magyarországos a söriparban már alkalmaztak ilyen szennyvíztisztítási technológiát. A konzervipari magas szervesanyag tartalmú szennyvizek esetében szintén alkalmazhatónak látszik ez a technológia, azonban hazai elterjedésének - többek között - a konzervipari szennyvizek szezonális keletkezése és az anaerob technológiai berendezések 4-5 hónapos teljes termelés leállás miatti magas fajlagos amortizációs költségei Magyarországon egyelıre gátat szabnak. Az alacsonyabb szervesanyag tartalmú (KOI= g/m 3 ) és viszonylag kisebb mennyiségő ( m 3 /d) szennyvizek tisztítására az aerob szennyvíztisztítási technológiák alkalmasabbak. Ezekben aerob baktériumok (eleveniszap) külsı, mesterséges légbevitel (azaz oxigén) segítségével biokémiai oxidáció során bontják le a szennyezıdést jelentı szervesanyag tartalmat, miközben az anaerob szennyvíztisztításhoz képest nagyobb mennyiségő biológiai fölösiszap képzıdik. Az aerob szennyvízkezelés egyik megvalósítási formája a korszerő mélylevegıztetéses, eleveniszapos technológia, ahol a biológiai tisztítás után utóülepítıben történik meg a tisztított szennyvíz és a recirkulációval a tisztítási folyamatban visszavezetett eleveniszap fázis-szétválasztása 5. A totáloxidációs rendszer kialakítását mutatja be a 6. ábra. A rendszer elı- és utótisztítást tartalmaz, teljesoxidációs biológiai rendszer alkalmazásával. 18

19 6. ábra Totáloxidációs rendszer A konzervipari szennyvizek esetén a könnyen bomló szervesanyag tartalom az eleveniszap rossz ülepedı képességét (fonalasodás) okozhatja, lerontva az utóülepítés fázis-szétválasztó hatását. Ekkor a befogadó közcsatornára elıírt KOI érték nem tartható. Ilyen esetekre jelenthet megoldást a szintén aerob mőködési elvő csepegtetıtestes szennyvíztisztítási technológia, ahol a baktériumok szilárd hordozó felülethez vannak kötve és nem érzékenyek a fonalasodásra. Az anaerob és aerob biológiai tisztítók elınyei kombinált rendszerekben egyesíthetık (7. ábra). A kétlépcsıs tisztítás energiatakarékos megoldást tesz lehetıvé, alkalmazását a C:N:P arány korlátozza (nagy N-tartalom esetén az anaerob egység mőködésében funkcionális zavarok lépnek fel, a N-tartalom csökkentését ugyanakkor a stripping technológia alkalmazásával el lehet érni) ábra Anaerob-aerob kombinált tisztítástechnológia A tisztítás-technológia anaerob lagúna és mőanyagtöltéső csepegtetıtest kombinációjával is megoldható (8. ábra). 19

20 8. ábra Kombinált rendszer csepegtetıtesttel A kétlépcsıs biológiai tisztítás az élıvízbe vezetést is lehetıvé teszi. Az anaerob-aerob rendszerek külföldön magas beruházási költségük ellenére egyre inkább elterjednek kedvezı üzemköltségeik miatt. Szóba jövı megoldás a mechanikai elıtisztítás (vegyszeradagolás nélküli flotáció) utáni mezıgazdasági hasznosítás-elhelyezés. Napjainkban az élelmiszeripari szennyvíztisztítás új fejezetének tekinthetı a membrántechnika alkalmazása. A nyomáskülönbségen alapuló membrános eljárások közül az ultra- és nanoszőrés illetve a fordított ozmózis jelentısége kiemelkedı. A membrános eljárások alapja az alkalmazott féligáteresztı membrán felületén történı szőrés. A membrán pórusméretétıl függıen bizonyos anyagokat visszatart, ezek alkotják a koncentrátumot vagy sőrítményt, míg másokat átereszt, ami a permeátum vagy szőrlet lesz. Így a vízszennyezésért felelıs anyagok igen nagy része igen jó, éles szétválasztással visszatartható. A szennyvíztisztítás területén a membránszőrés a nehezen kézben tartható utóülepítést hivatott kiváltani, de speciális esetekben a szennyvíziszap sőrítésére is felhasználható. A membránokon átjutó víz bakteriális szennyezést nem tartalmaz, így a költséges fertıtlenítı rendszer is megtakarítható. A lebegıanyagok 99%-os visszatartása a jövıben a tisztított szennyvíz újrahasznosítását a korábbiakhoz képest sokkal nagyobb területen teszi lehetıvé. A membránszeparációs mőveletek más módszerekkel való kombinálása hatékonyabbá teheti az elválasztást. A hibrid módszerek egyik ígéretesebb területe a nagyhatékonyságú oxidációs eljárásokkal (Advanced Oxidation Processes, AOP s) való kombináció, amelyek közül a legismertebb az ózonkezelés. Az ózonkezelés membránszeparációs mőveletekkel való kombinálása számos elınnyel járhat: pl. az ózonnal történı elıkezelés a nagy molekulák degradációja révén csökkenti a membránok eltömıdését, jelentısen javítja a szőrhetıséget, ezáltal folyamatosan biztosítható a magasabb fluxus, a toxikus szerves vegyületek lebonthatók, így a szőrés után visszamaradó koncentrátum könnyebben kezelhetı, vagy fertıtlenítı hatásuk révén megakadályozzák a membránok felületén gyakran eltömıdést okozó biofilmképzıdést. 20

21 CSATORNÁZÁSI RENDSZEREK ÉS A GYÜJTÖTT SZENNYVÍZ JELLEMZİJE A települések ivóvízellátását biztosító édesvízkészletek világszerte így hazánkban is csökkennek és ez a trend elırevetíthetı; egyrészt a globális klímaváltozás, másrészt a vízkészleteket elszennyezı folyamatok, valamint a szigorodó ivóvízminıségi elıírások ismeretében 7. A vízellátás csatornázás szennyvíztisztítás szennyvízkezelés mára egy egymással összefüggı integrált folyamattá kezd válni, amely felvátotja a tarthatalanná váló korábbi egyirányú csövégi szemléletet és mőszaki gyakorlatot. A szennyvíztisztítási rendszer az érkezı szennyvíz minıségétıl és az elhelyezés módjától függı, összetett fizikai, kémiai és biológiai folyamatok vezérlésére alkalmas különbözıen kialakítható, de egységes technológiai rendszer. A szennyvizek tisztításához azokat össze kell győjteni, a keletkezés helyén vagy attól távol mesterséges vagy természetes tisztító berendezésekben kell a befogadó vízminıség igényeit kielégítı tisztítást végrehajtani (9. ábra). A szennyvízelvezetés magába foglalja: a győjtést (csatornarendszer), a kezelést (elıtisztítás, tisztítás), az elvezetést és az elhelyezést. 9. ábra A csatornázás, szennyvíztisztítás és a befogadó kapcsolata 8 A továbbiakban ezt a hármas tagolást követjük az ismeretek átadása során. A csatornázási rendszereket különbözı szempontok alapján csoportosíthatjuk. Amennyiben a győjtés jellege alapján csoportosítunk, megkülönböztethetünk egyesített és elválasztott rendszerő csatornát, Egyesített rendszerrıl beszélünk, ahol a szennyvizet és a víztelenítendı területre lehullott csapadékvizet közös csatornahálózatban szállítják, és Elválasztott a rendszer, ahol a szennyvizet külön szennyvízcsatorna látja el, és a csapadékot külön csapadékcsatorna vezeti el. A kettı kombinációjaként úgynevezett vegyes rendszer jön létre. A szennyvíz csatornahálózaton belüli áramlási viszonyait tekintve gravitációs és kényszer áramoltatású csatornákat különítünk el. A gravitációs csatornákban a szennyvíz a gravitációs erı hatására az esés irányában mozog, míg a kényszer áramoltatású csatornák esetében megkülönböztetünk nyomócsatornát, ahol a csatornahálózatra telepített átemelık biztosítják a szennyvíz továbbjuttatását. A kényszer áramoltatású rendszerek közé tartozik a több átemelıs csatornarendszer, a nyomócsatorna rendszer mellett, ahol a hálózat egyes szakaszain a fajlagos kis lejtés miatt szükség van több átemelı beépítésére. A nyomás vagy vákuum alatt mőködı 21

22 csatornák alkalmazása a magas kivitelezési és üzemeltetési költségek miatt csak speciális esetben kerül alkalmazásra. A csatornahálózat keresztszelvény kialakítása alapján nyílt felszíni árokhálózat, felszín közeli zárt csatornahálózat, zárt csatornahálózat és mély csatornahálózat kerülhet kialakításra. A nyílt szelvényő felszíni árokban csak csapadékvíz és biológiailag tisztított szennyvíz vezethetı, 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 minıségileg közelít egymáshoz. Ezen túl az egyesített rendszerekbe locsolóvizek, öntözıvizek, talaj és forrásvizek, csapadékvizek is bekerülhetnek. A csatornahálózat méretezésénél figyelembe kell venni az adott területrıl lefolyó szennyvíz mennyiségét. A csatornahálózaton egy nap alatt lefolyásra kerülı házi szennyvíz mennyisége kevesebb, mint a területen, ugyanazon a napon elfogyasztott vízmennyiség. Az elfogyasztott vízmennyiség egy része ugyanis öntözıvízként, locsolóvízként stb. kerül felhasználásra. A felhasznált víz mennyisége függ a terület beépítési szerkezetétıl, attól, hogy kertes beépítésrıl, vagy blokkos lakóépületekrıl van-e szó. A lefolyásra kerülı szennyvíz mennyisége a nap különbözı óráiban ciklusosan változik. Ez függ a lakosság szokásaitól, illetve az ingázók számától az adott településen. Általában 150 l/lakos/d szennyvízmennyiséggel kell számolni, ahol a számításba veendı lefolyási idı 14 óra. A vidéki városokban, illetve azokon a területeken, ahol a fürdıszoba ellátottság esetleg kisebb, a szennyvíz mennyisége, 100 l/lakos/d és a lefolyási idı 12 óra. Ebben az összegyőlt szennyvízben közel átlagosan 54 g/fı/d BOI 5 szerves anyagterhelést vehetünk számításba. Természetesen, ipari szennyvizek esetében a biológiai oxigénigény alapján mért szerves anyagterhelés mellett a KOI/BOI aránnyal jellemezhetı lebonthatóságot is figyelembe kell venni. Azoknál a szennyvizeknél, ahol a KOI:BOI 5 arány 8-nál nagyobb sok, nehezen bontható szintetikus szerves szennyezéssel kell számolni. A különbözı településeken és lakótelepeken keletkezı házi szennyvizekben lévı szennyezıdések fajtái alapvetıen megegyeznek, arányuk azonban jelentıs mértékben eltérhet egymástól. Amennyiben a házi és az ipari szennyvizek együtt kerülnek bevezetésre, az eltérés még nagyobb. A tisztítás szempontjából a házi szennyvizekben lévı szennyezıdéseket az alábbiak szerint csoportosíthatjuk: Úszó szennyezıdések, halmazállapot szerint folyékonyak vagy szilárdak, a szennyvíz felszínén úsznak általában. Ülepíthetı lebegıanyagok, a kolloidálisnál nagyobb szilárdszemcsék, ezek lehetnek szerves és szervetlen formájúak. Nem ülepíthetı lebegıanyagok közé azokat a szerves és szervetlen kolloidális mérető szemcséket soroljuk, amelyek a Brown-féle mozgást végeznek. A szennyvízben oldott szennyezıdések valójában szerves vagy szervetlen vegyületek és elegyek, amelyek mechanikai módszerekkel nem változtathatóak. Görgetett szennyezıdések, amelyek a csatorna fenekén a szennyvíz mozgási energiája következtében jut tovább a befogadóig, illetve azt tisztító telepig. 22

23 A háztartási szennyvizekkel ellentétben az ipari szennyvizek minısége igen nagy változatosságot mutat. Különösen az ipari szennyvizek esetében kell hangsúlyozni azt, hogy a káros hatóanyagokat tartalmazó szennyvizeket semmiképpen nem szabad a közcsatornába engedni, hanem azokat az ipari üzem területén kialakított speciális szennyvíztisztítási technológiáknak kell alávetni, míg az onnan kikerülı tisztított szennyvíz minısége a közcsatornába beengedhetı értékeket eléri. A csatornahálózat üzemeltetésére illetve a szennyvíztisztítási technológiára veszélyes anyagok az alábbiak: Szilárd és vízben oldhatatlan hordalékanyagok, amelyek könnyen ülepednek, de a csatornából, vagy a tisztítótelep mőtárgyaiból nehezen távolíthatóak el. Káros mennyiségő zsiradékok, olajok és kátrányok. Mérgezı gázok vagy olyan anyagok, amelyek átalakulás során ilyen gázokat hozhatnak létre, illetve mindenféle mérgezı és toxikus anyag pl. növényvédıszer. Tőzveszélyes anyagok, amelyek robbanó elegyet képezhetnek. Káros mennyiségő patogén fertızı anyagok. Lúgos vagy savas anyagok, amelyeknek ph-ja 7,5-nél nagyobb vagy 6,5-nél kisebb. Olyan szennyvizek, amelyeknek hımérséklete 50 o C -nál magasabb. Radioaktív anyagokkal szennyezett szennyvizek (nagyobb mint 10-6 mikro Curie/cm 3 ). Mivel hazánkban sajnálatos módon igen nagy az egyesített rendszerő csapadékhálózat aránya, ezért a lefolyó csapadékvizek minıségérıl is ejtenünk kell néhány gondolatot. Általában elmondható, hogy a burkolt útfelületekrıl az épületek tetıirıl, valamint zöld területekrıl a csapadékvizek szerves vagy szervetlen anyagokat visznek a csatornába. Az így bejutott szerves anyag mennyisége elsısorban az idıjárási tényezıktıl függ. İsszel elsısorban sok falevél, amely szerves anyagterhelést okozhat. Ugyanakkor az autóforgalom következtében a kipufogógázokból szilárd tárgyakra kiülepedı és az esı által csatornába mosott ólomtetraetil okozhat felhalmozódást, illetve az utóbbi idıszak vizsgálatai mutatták kik a policiklikus aromás szénhidrogének bejutását is az egyesített csatornákba, amely az elégtelen benzin illetve olaj származékok égetése következtében keletkezhet és az útfelületrıl, illetve autóparkolókról a lökésszerő csapadékterhelés következtében jut a csatornahálózatba. A csapadék által lemosott szervetlen anyagok mennyisége száraz idıben keletkezı házi szennyvíz szervetlen lebegıanyag tartalmához viszonyítva szörös nagyságrendet is elérhet. Ezt a körülményt a csatornahálózat hidraulika méretezésénél (lejtési viszonyainál) figyelembe kell venni, és célszerő elızetes hordalékfogásról gondoskodni. Egyesített rendszerő csatornahálózat esetén különösen nagy csapadékterhelések során a lezúduló csapadék mennyisége károkat okozhat a befogadó szennyvíz tisztítótelepen. A telep kapacitását meghaladó szennyvízhozam záportározó segítségével felfogható, vagy megkerülı csatornával biztosítható a szennyvíztisztító telep tehermentesítse. Az ipari technológiák során keletkezı szennyvizek mennyisége és minısége valamint idıbeni lefolyása meglehetısen nagy változatosságot mutat, így az egyes üzemek csatornarendszerének kialakítására egységes sémát nem lehet adni. Célszerő, ha az adott vállalkozás területén a helyi mőszaki és gazdasági adottságok ismeretében kerül kialakításra a technológia függvényében a csatornarendszer. Egy adott üzemen belül a csatornarendszer kialakításához az alábbiakat kell ismerni: 23