Zárt anyagáramokra épülı alternatív szennyvízgazdálkodás

Átírás

1 Zárt anyagáramokra épülı alternatív gazdálkodás Bemutatás és áttekintés 2009 Budai Péter BME Vízi Közmő és Környezetmérnöki Tanszék Háztartási vízhasználatok és szennyvizek - 1 Vízfogyasztás Magyarország: l/fı/nap Svédország: 189 l/fı/nap (EEA, 2001) Finnország: 115 l/fı/nap (EEA, 2001) Kistelepülések kisebb átlagos fogyasztás (72 l/fı/nap) fúrt kutak () Szennyvíz A felhasznált ivóvíz százalékából keletkezik egyedi vagy kommunális tisztítás 1/28 1

2 Háztartási vízhasználatok és szennyvizek - 2 Közellátó hálózat 7-12% (0)-40% 35-50% 4-10% Élelmiszer WC-öblítés Fürdés, mosás Mosogatás, ételelıkészítés Fekete Szürke Fúrt kút 10-15% Takarítás Infiltráció 1-10% Kocsimosás, 2/28 Háztartási anyagmérlegek Vizsgált anyagok biológiailag bontható szervesanyag, N és P kórokozók, mikroszennyezık? Szennyvíz összetétele függ: az élelmiszer-fogyasztási szokásoktól (város <> kistelepülés) higiénés szokások, WC-használat (takarító-mosóvíz öblítıvízként való felhasználása) 3/28 2

3 Háztartási szervesanyag mérleg Becslés magyar viszonyokra (Buzás, 2005) széklet: 45-50% élelmiszer, italok: 92-95% háztartás vizelet: 10-12% szürke : 40-50% mosószerek: 5-8% szilárd hulladék: 15-20% 4/28 Háztartási nitrogén mérleg Becslés magyar viszonyokra (Buzás, 2005) széklet: 7-10% élelmiszer, italok: 92-95% háztartás vizelet: 80-90% mosószerek: 5-8% szürke : 3-10% szilárd hulladék: 20-26% 5/28 3

4 Háztartási foszfor mérleg Becslés magyar viszonyokra (Buzás, 2005) széklet: 30-40% élelmiszer, italok: 92-95% háztartás vizelet: 40-50% mosószerek: 5-8% szürke : 5-10% szilárd hulladék: 15-20% 6/28 Szennyezıanyagok megoszlása a kommunális szennyvizekben Otterpohl (2000) szerint Szennyvíz anyagáram Szürke (egyéb) Sárga (urea) Barna (faeces) Térfogat [l/fı/év] >>> Éves terhelés [kg/fı/év] Az összetevık anyagáramok szerinti megoszlása N ~ 4-5 ~ 3 % ~ 87 % ~ 10 % P ~ 0,75 ~ 10 % ~ 50 % ~ 40 % K ~ 1,8 ~ 34 % ~ 54 % ~ 12 % KOI ~ 30 ~ 41 % ~ 12 % ~ 47 % Kezelés után újrafelhasználás Kezelés után talajerı-utánpótló Komposztálás után talajerı-utánpótló 7/28 4

5 Szennyezıanyagok megoszlása a kommunális szennyvizekben Mattilla és Otterpohl (2003) szerint Vizelet N-P-K tartalma magas! Szervesanyag széklet vizelet szürke Nitrogén Foszfor széklet vizelet szürke széklet vizelet szürke 8/28 A háztartási egyéb (potenciálisan veszélyes) anyagai Gyógyszerek és metabolitjaik Hormon jellegő vegyületek Kozmetikumok és egyéb háztartási vegyszerek Nagy számú vegyület Hatásmechanizmusuk csak részben, vagy egyáltalán nem ismert Hiányoznak a határértékek Nem csak a hagyományos tisztítási technológiáknál jelentenek problémát 9/28 5

6 Hagyományos gazdálkodás Lineáris, egyirányú, nyitott rendszer Közegészségügyi szempontból kedvezı hatású Pazarlóan bánik a természeti erıforrásokkal Egyes környezeti problémák forrása vagy részese Mőtrágyák Termıföld Élelmezés Szennyvíz Ivóvíz Eutrofizáció Hulladéklerakó 10/28 Hagyományos egyesített rendszer sémája vízforgalom anyagforgalom csapadék vezetékes víz lemosódás FMT +?? WC konyha M-F-T H-CNP K-CNP T-T-V kevert ZK K SZVT Keverd össze, majd válaszd szét Nagy mennyiségő ivóvizet használunk fel szennyvizeink szállítóközegeként Ezután tisztítótelepeken próbáljuk meg kivonni a tápanyagokat Fenntarthatóság? 11/28 6

7 Víztakarékos hagyományos rendszer sémája vízforgalom anyagforgalom csapadék vezetékes víz lemosódás kútvíz egyéb? FMT +?? WC konyha M-F-T H-CNP K-CNP T-T-V talajvíz kevert bemosódás K SZVT Kistelepüléseken ma is létezik hasonló gyakorlat Ivóvíz felhasználás csökkentése csapadékvíz hasznosítás helyben kútvíz felhasználás Egyébként hagyományos rendszer 12/28 Alternatív gazdálkodás: anyagáramok elkülönített kezelése Három alapeset: vizelet leválasztás szürke leválasztás teljes szétválasztás A lehetıségeket meghatározzák: népsőrőség meglévı infrastruktúra környezeti jellemzık (talaj, talajvíz, felszíni befogadó) lakossági megítélés és fogadókészség 13/28 7

8 14/28 A vizelet leválasztás sémája vízforgalom anyagforgalom csapadék lemosódás tározás vezetékes víz tározás FMT +?? SC konyha M-F-T H-CNP K-CNP T-T-V talajvíz sárga kevert bemosódás K SZVT Szeparáló toalett Kommunális csatornahálózat és tisztítás (denitrifikáció nélkül) Sárga győjtése és hasznosítása helyben (kistelepülések) központosítva (sőrőn lakott területek) Idıbeli elkülönítés Térbeli elkülönítés Retrofit lehetıség! A szürke leválasztás sémája csapadékvíz-hasznosítással 15/28 vízforgalom anyagforgalom csapadék tározás vezetékes víz lemosódás tározás FMT +?? VC konyha M-F-T H-CNP K-CNP T-T-V talajvíz bemosódás fekete szürke H SZVT Vákuum toalett minimális vízigény Kommunális (vákuum) csatornahálózat Szürkevíz tisztítása helyben wetland recirkuláció lehetısége Közösségi fekete csatorna komposztálás, biogáztermelés Kisebb települések, lakóparkok 8

9 A teljes szétválasztás sémája csapadékvíz-hasznosítással 16/28 vízforgalom anyagforgalom csapadék tározás vezetékes víz lemosódás tározás FMT +?? SC konyha M-F-T H-CNP K-CNP T-T-V talajvíz sárga bemosódás barna szürke H SZVT Szeparáló toalett minimális vízigény Szürkevíz tisztítása helyben lehetıség a recirkulációra Sárga és barna szennyvizek kezelése és hasznosítása helyben egyéni felelısség közegészségügyi megfontolások Kis/szórvány települések, tanyák Szeparáló és vákuum toalettek (néhány példa) 17/28 NoMix (szeparáló) toalettek házi komposztálók vákuum toalettek 9

10 Költségek és hasznok Épületgépészeti beruházások költségei újfajta toalettek párhuzamos csıhálózatok tároló és komposztáló konténerek Szállítás és tisztítás költségei integrálás meglévı kommunális hálózatokba egyedi tisztítómővek létesítése és üzemeltetése Öblítıvíz-felhasználás csökkenése Újrahasznosítható összetevık potenciális felvevıi piaca 18/28 Szállítás és tisztítás Települési szinten integrálás meglévı csatornahálózatba (nehezebben valósítható meg) új hálózat kiépítése (a szétválasztás koncepciójának megfelelıen) Egyedileg ( kerítésen belül ) házi tisztítók üzemeltetése keletkezı anyagok idıszakos tárolása, majd késıbbi elszállíttatása 19/28 10

11 Egyedi és természetközeli közösségi tisztítók (példák) Házi tisztítómő (~8 LEÉ) Gyökérmezıs (~4000 fıig) Tavas ( LEÉ) 20/28 Öblítıvíz-igény A háztartások ivóvízfogyasztásának 30-40%-a WC-öblítésre megy el Víztakarékos, ill. vízmentes technológiák az emelkedı vízdíjak miatt már ma is egyre inkább terjednek koncentráltabbá válik a (nagy léptékben kihathat a meglévı tisztítók üzemelésére) 21/28 11

12 Visszaforgatás Tisztított szürkevíz megfelelı feltételek mellett helyben is Sárga/barna szennyvizek mezıgazdaságban (talajerı-utánpótlás) biogáz-termelés Egészségügyi vonatkozások? elıkezelés szükségessége! társadalmi megítélés? Piaci érték? 22/28 Finanszírozási kérdések A költségek két része bonthatók: beruházás üzemeltetés-karbantartás Az érdekelt felek közül kire mekkora rész hárul? Idıbeli megoszlás? nagy kezdeti beruházás kerékkötı lehet Megfelelı ösztönzés híján nem biztos, hogy a kedvezıbb alternatíva valósul meg pályázatok, támogatások 23/28 12

13 Üzemeltetés - ellenırzés Egyedi megoldások a rendszer rendeltetésszerő üzemeltetése és karbantartása a tulajdonos feladata (környezettudatos magatartás) ellenırzés nehezül hangsúly a tervezésen (engedélyeztetés) Közösségi megoldások szakértı üzemirányítás könnyebb ellenırizhetıség 24/28 Lehetıségek és kockázatok Ökologikus anyaggazdálkodás anyagáramok zárása fenntarthatóság szempontjából ésszerőtlen lépések kiiktatása Veszélyes szennyezık ESD (hormonháztartást zavaró) anyagok (sárga ) háztartási vegyszerek (szürke ) Hagyományos rendszerekben is! 25/28 13

14 Példa: Lübeck, Flintenbreite lakópark 26/28 Új építés: 117 lakás, ~350 lakos számára Vákuum toalett Szivattyúállomás Fertıtlenítı (70 C, 1h) Biogáz fejlesztı (anaerob, mezofil 37 C) Konyha szilárd hulladék biogáz maradék Fürdıszoba Gyökérmezıs tisztítás Hıfejlesztés, áramtermelés Tárolás Csapadékvíz Beszivárogtatás Befogadó Mezıgazdasági hasznosítás alapján Példa: Lübeck, Flintenbreite lakópark 27/28 A hez kapcsolódó fıbb jellemzık: A vákuumos toalett vízigénye Az így megtakarított ivóvíznek köszönhetıen a telep lakosságának vízfogyasztása mennyisége A fekete kibocsátás tápanyagtartalma A szürke mennyisége kibocsátás tápanyagtartalma 0,7-1,2 l/öblítés ~ 77 l/fı/nap 5-6 l/fı/nap N P K 8 g/fı/nap 0,8 g/fı/nap 0,7 g/fı/nap l/fı/nap N P K 0,8 g/fı/nap 0,5 g/fı/nap 0,2 g/fı/nap alapján 14

15 Példa: Lübeck, Flintenbreite lakópark 28/28 A szürke szennyvizet kezelı gyökérmezıs tisztító befolyó és elfolyó koncentrációi Szennyezıanyag Befolyó Koncentráció [mg/l] Elfolyó Hatásfok KOI % BOI % Összes N 12 2,7 77% NH 4 -N 4,5 0,9 80% Összes P 8 5,7 29% PO 4 -P 7,6 4,8 37% alapján bónusz Jelmagyarázat a rendszersémákhoz WC hagyományos vízöblítéses toalett FMT +?? a víztisztítás során keletkezı fertıtlenítési melléktermékek + egyéb, a tisztított vízben maradó nemkívánatos anyagok nem-ivóvíz anyagáram VC vákuum-toalett ZK záporkiömlık lehetséges nem-ivóvíz anyagáram SC szeparáló toalett H-CNP humán metabolizmus szervesés tápanyagtartalma ivóvíz anyagáram M-F-T mosás, fürdés, takarítás szennyvizei K-CNP konyhai szerves- és tápanyagtartalma szürke anyagáram szennyezıanyagok, szennyezıdés T-T-V tisztító-és tisztálkodószerek, valamint egyéb vegyszerek sárga anyagáram tisztítási folyamatok K-SZVT kommunális tisztító barna anyagáram háztartási szinten megvalósuló folyamatok és anyagáramok H-SZVT háztartási (egyedi) tisztító fekete anyagáram lehetıség a háztartási szinten történı megvalósításra elıkészítés a recirkulációra (komposztálás, fertıtlenítés) mezıgazdaságban hasznosítható anyagáram 15