VÍZGAZDÁLKODÁS. Az ipari szennyvíz. A vízszennyezõdést okozó emberi tevékenységek

Átírás

1 VÍZGAZDÁLKODÁS A vízszennyezõdést okozó emberi tevékenységek A vízszennyezésben 50%-ban az ipari és mintegy 25-25%-ban a mezõgazdaság, illetve a lakosság részesül a közép-európai országok adatai szerint. A háztartások mosás, mosogatás, tisztálkodás, WC öblítõvíz, stb. céljára használt vizei adják a házi szennyvizet. A városi szennyvíz a házi szennyvíz mellett a csapadék vizet, és a városi szennyvízhálózatba bekötött ipari üzemek szennyvizét is magába foglalja. A házi szennyvíz összetételét, illetve mennyiségét a vízfogyasztás jelentõs mértékben befolyásolja. Nagyobb vízhasználat esetén hígul a szennyvíz, így szárazanyag tartalma csökken. A vízhasználat mellett befolyásolja a szennyvíz minõségét a lakosság életmódja, a településen mûködõ üzemek típusa, stb. Általában egy lakosra esõ szennyvíz napi mennyisége megegyezik a napi vízfogyasztással. Ennek értéke l d-1 közötti. A szennyvizeket szerves (fehérjék, zsírok, cukrok, zsírsavak, detergensek, papír, stb.) vegyületek, illetve szervetlen (ammónia, foszfátok, klorid, szulfát, stb.) anyagok alkotják oldott vagy lebegõ állapotban, és mikroorganizmusokat is tartalmaznak ezért járványügyi szempontból ez a szennyvíz a legveszedelmesebb. A szennyvíz szárazanyag tartalma 1-2 mg l-1. A szennyezõanyagok egy része kiülepedhet. A szervesanyagok mennyisége több mint 50%, melybõl a fehérje 40%, a szénhidrát 50%, a víz 10%. A friss házi szennyvíz ph-ja közel semleges. Az ipari szennyvíz Az ipari szennyvíz mintegy 80-90%-a a felhasználás során elszennyezõdik. Az ipari használt vizek a következõk: hûtõ, illetve gõzrendszerek kibocsátott vizei technológiai használt víz üzemi szociális használt vizek az üzem területérõl elvezetendõ csapadékvíz. A használt hûtõvíz csak hõszennyezést okoz, szennyezõanyag csak üzemzavar esetén kerülhet a vízbe. Az egyes iparágak közül a villamosipar a legjelentõsebb vízfelhasználó, de a felhasznált víz szennyezettsége kismértékû, ugyanis a felhasznált víz mintegy 96%-a a hûtõvíz, így hõszennyezést okoz. Egy 100 MW teljesítményû erõmû óránként kb m3 hûtõvizet használ, amelynek hõmérséklet átlagosa 11 ocal magasabb mint a felhasználás elõtt. A technológiai vízhasználat és szennyezés tekintetében a könnyûipar esetében a legnagyobb ennek az aránya (88%), azonban az ágazatokon belül az összes használat aránya nem jelentõs. A vegyiparra a szennyezõ anyagok változatossága jellemzõ. A különbözõ vegyipari üzemek (mûtrágya, kõolaj feldolgozás, gyógyszer, mûanyagipar, stb.) szennyvizeinek minõsége eltérõ, így egységes szennyvíztisztítási eljárás sem alakítható ki. 1

2 Jelentõs vízfelhasználó és szennyvízkibocsátó az élelmiszeripar. Legkevésbé szennyezett vizek a konzervgyártásban, a legszennyezettebbek a szeszgyártásban keletkeznek. A KOI mg l-1, a BOI mg l- 1 értékek között változik. A szennyezõ anyagok biológiailag jól lebonthatók, az aerob és anaerob lebontási folyamatokban. A húsiparban különös gondot kell fordítani arra, hogy a szennyvízbe minél kevesebb hulladékanyag (vér, csont, szarudarabkák) kerüljön, ezeket el kell távolítani. A tejiparban a szennyvíz mennyisége jobb vízgazdálkodással és a melléktermékek (író, savó) hasznosításával csökkenthetõ. A konzerv- és cukoripari szennyvizek különösen kedvezõen használhatók öntözésre. A könnyûiparban legkevésbé szennyezett a papírgyártó és feldolgozó, legszennyezettebb a cellulóz-, bõr-, és textilkészítõ ipar szennyvize. A papírgyártásból zömében szilárd rostanyagokat tartalmazó fehér, míg a cellulóz gyártásból fõleg oldott szennyezést tartalmazó barna szennyvizek keletkeznek. A textilkészítõ iparban a vegyi anyagok, színezékek és mosószerek kerülnek a szennyvízbe. A bõripari szennyvizek nagy üledék- és zsírtartalma kifogásolható, de nagy a szulfid és krómion koncentráció is. A mezõgazdasági termelés A mezõgazdasági termelés hazánk egyik legfontosabb természeti erõforrását, a talajt hasznosítja. Ezen erõforrás hasznosítása a megfelelõ mennyiségû és minõségû víz nélkül azonban nem lehetséges. A víz nagyobb mennyisége illetve hiánya egyaránt rontja a termelés feltételeit. A termelés során felhasznált víz egy része a párolgás illetve párologtatás útján, egy része viszont közvetlenül kerül vissza a környezetbe, így a felszíni illetve felszín alatti vizekbe. A növénytermesztési technológiák fejlõdésével kapcsolatban a kemikáliák (mûtrágyák, peszticidek) széleskörû alkalmazása, az állattartásban az alom nélküli tartási technológia elterjedése (hígtrágya) jelentették potenciális veszélyt a vízkészletekre. Szennyezést okozhatnak ezen kívül a feldolgozó üzemek is. Ezek a szennyezõ anyagok a vízi környezetre elsõdleges (közvetlen) másodlagos (közvetett) hatást gyakorolhatnak. Közvetlen hatást jelent az állattartásban keletkezõ hígtrágya, melynek elhelyezése, komoly gondot jelent. A közvetett hatást kiváltó tényezõ a kemikáliák felhalmozása, melyek a talajból mind a felszíni, mind a felszín alatti vizekbe ki- illetve bemosódhatnak. A szennyezés lehet pontszerû, illetve nem pontszerû, diffúz jellegû. Pontszerû szennyezés a hígtrágya felszíni befogadóba vezetése, melynek a kibocsátás jellegébõl adódó szennyezõ hatása is jól mérhetõ. Ennek következtében egyértelmûen meghatározhatók a szükséges intézkedések, illetve mûszaki beavatkozások. A diffúz szennyezés a növénytermesztéssel kapcsolatos mûtrágya használatból, illetve a peszticidek alkalmazásából származó a talajvízbe történõ beszivárgás, illetve a záporokból következõ lefolyás, valamint az erózió által a felszíni vizekbe való lemosódás. A lemosódó komponensek közül elsõsorban a foszfor és nitrogén meghatározó az eutrofizálódás szempontjából. 2

3 Az eutrofizálódás különösen az üdülõterületek esetében veszélyes, mint pl. a Balaton vízgyûjtõ területérõl a tóba lefolyó foszfor és nitrogén vegyületek. Az alom nélküli állattartás kialakulásával megváltozott a keletkezõ melléktermék jellege és összetétele, mivel a szilárd ürülék és a vizelet eltávolítása az almos állattartáshoz képest eltérõ módon, technológiai vízzel, hidraulikus úton történik. Az így képzõdõ folyadékban szuszpendált trágya a hígtrágya. A mezõgazdasági szennyvíz kibocsátás helyzetét tovább rontja, ha az állattartás vagy a gyümölcs-zöldség, illetve a növénytermesztést feldolgozó üzem egészíti ki. Összetételét tekintve a mezõgazdasági üzemekbõl származó szennyvízek szilárd, és oldott szervesanyagokból, valamint vízben nem oldódó, kolloid oldatot képezõ folyadékból és zsírokból, valamint oldott szervetlen anyagokból állnak. A szennyvizek jelentõs része mikroorganizmusokkal (baktériumok, gombák, stb.) is szennyezett, ezért állathigiéniai és közegészségügyi szempontból problémát okozhatnak. Ezért ezek kijuttatása a környezetbe komplex (környezetvédelmi, közegészségügyi, vízgazdálkodási, növénytermesztési) mérlegelést igényel. Az alomnélküli állattartás és az ehhez kapcsolódód feldolgozó üzemekben keletkezõ szennyvizek szennyezettsége általában nagyobb fokú, mint egy átlagos kommunális szennyvízé. a talajvíz szennyezõdését (nitrátosodását) okozhatja a helytelen, túlzott, nem megfelelõ mennyiségû és nem megfelelõ idõben kijutatott mûtrágya. Az EU elõírások a vízbázisokon 170, egyéb területen 210 kg ha-1 ban maximálják a kijuttatandó összes nitrogén mennyiséget. A Dunában 1970-ben az NO3- koncentráció minimum mintegy 2 mg l-1, a maximum 5 mg l-1 között alakult ben a minimum 7,5, a maximum 22 mg l-1 értékre nõtt. A növekedés háromszoros volt, de a 80-as években a növekedés lelassult, a 90-es években bekövetkezett egyre csökkenõ mûtrágya használat eredményeként az NO3- koncentráció csökkent. Oxigénigényes hulladékok Az oxigén igényes hulladékok, ha elegendõ oldott oxigén áll rendelkezésre az aerob dekomponáló szervezetek (baktériumok, gombák) tevékenysége eredményeként lebomlanak. A felszíni vizekben megjelenõ oxigén igényes hulladékok fõ forrásai, rosszul mûködõ szennyvíztisztító telepek, természetes lefolyás, olajfinomítók, élelmiszeripari üzemek, textilgyárak, papírgyárak, Vízoldható szervetlen anyagok A vízoldható szervetlen anyagok között a nagyszámú vízben oldódó savak, sók, toxikus nehézfém vegyületek és egyéb szervetlen vegyületek említhetõk. A savak a szénbányákból, különbözõ ipari üzemekbõl kerülnek a felszíni vizekbe. A nátrium, kalcium és egyéb sók öntözést követõ lefolyásból, ipari tevékenységbõl, az utak sózásából és természetes forrásokból származhatnak. Az utak téli sózásából származó károk, - mint a gépkocsik, hidak korróziója, a növényzet pusztulása, és a vízszennyezés, - az USA-ban 2,9 milliárd dollárt tesznek ki évente. Vizsgálatok folynak a jelenleg használatos sók, kalcium-magnézium acetáttal történõ helyettesítésére, amely lényegesen lecsökkentené ezeket a károkat. A bányászatból, ipari üzemekbõl, szennyvíztisztító telepekrõl a befogadóba kerülõ anyagok mellett a vizeket toxikus, esetleg karcinogén hatású nehézfémek (arzén, kadmium, kalcium, ólom, higany és egyéb szervetlen vegyületek) is szennyezhetik. - A toxikus elemek közül elsõsorban a higanynak és a kadmiumnak van kiemelten veszélyes jelentõsége, a toxikus hatás már g/l nagyságrendben jelentkezik. - A higany jelenléte 0,1-0,5 g/l koncentrációban megengedett. - A nehézfémek összkoncentrációja ne haladja meg a 0,5mg/l-t. ("törött nyak". Az ólommérgezéstõl károsult izmok nem tartják meg a hattyú hosszú nyakát, s a madár lassan éhen pusztul.) 3

4 Szervetlen növényi tápanyagok foszfor, (foszfát) nitrogén (nitrát és ammónium). össznitrogén tartalom max. 2mg/l, összfoszfor a 0,04mg/l Fõ forrásai a szennyvíztisztító telepek, mint pontforrások, a diffúz források közül a településekrõl, szántóföldekrõl, állattartó telepekrõl származó lefolyás, illetve a mûtrágya bemosódása jelentõs. a mûtrágya alkalmazására évrõl-évre sor kerül, ezért bekövetkezhet, hogy ezek N, P, K tartalmának egy része a talajba szivárgó vizekkel a talajvízbe mosódik, és a mozgó talajvízzel tovább szivárog. A talajvíz nagy nitrát koncentrációja alakult ki a világ azon részein, ahol intenzív gazdálkodás folyik. Világszerte tapasztalták, hogy a mûtrágyák széleskörû alkalmazásával emelkedett a talajvíz nitrát koncentrációja. Eddig még nem tapasztalták, hogy a nitrát szennyezõdés a talajvíz szintje alatt m-nél nagyobb mélységben bekövetkezett volna, azonban idõvel elképzelhetõ a nagyobb mélységre kiterjedõ szennyezés, ha az alkalmazás terén nem következik be változás. Szerves vegyületek Nyers és finomított olaj kutakból, csõtörésbõl, gépek, gépkocsik, kenõolajjal illetve zsírral való kezelésébõl származhatnak. - A kõolaj már 1 g/l mellett is kellemetlen ízt kölcsönöz a víznek, nagyobb mennyiségben pedig elzárja a víz-felszínt a légkörtõl. A szénhidrogének közül legveszélyesebbek a poliaromásheterociklikus vegyületek. Ezek a karcinogén, a teratogén, és a mutagén vegyületek. A talajvíz felszín alatti olaj, üzemanyag tartályok, vezetékek meghibásodása, toxikus anyagok szabálytalan hulladék lerakókból történõ kimosódás útján szennyezõdhetnek. A peszticidek a szántóföldekrõl, kertekbõl történõ lefolyás útján juthatnak a felszíni vizekbe. Perzisztenciájuktól függõen felhalmozódhatnak vízi üledékekben, továbbá egy faj testi szöveteiben (bioakkumuláció) v. több faj alkotta táplálékláncokon keresztül (biomagnifikáció). perzisztens anyagok: legtöbbször természetidegen, a kémiai bomlásnak ellenálló, mesterséges vegyületek (mûanyagok, peszticidek stb.), amelyek a környezetben hosszú ideig változatlanul maradnak, és különösen biológiai dúsulással válhatnak veszélyessé. Ismeretük a vízszennyezés minõsítésében fontos. A szintetikus mûanyagok, detergensek, széles körben alkalmazott oldószerek, mint a rákkeltõ triklóretilén, az ipari tevékenységbõl kerülnek a felszíni vizekbe, és leszivároghatnak a talajvízbe. Detergensek Lehetnek: mosó- és tisztítószerek, ipari adalékok, nedvesítõszerek, háztartási vegyi anyagok v. építõipari anyagok, festékek és fehérítõszerek alkotóelemei. Kémiai szempontból : anionos detergensek, nem ionos detergensek, kationos detergensek és egyebek, pl. zeolit A, polikarboxilátok, perborátok. DETERGENSEK Hazánkban anionaktív mosószerek vannak használatban, ezért vízszennyezési szempontból szinte kizárólag az anionaktív detergensek jönnek számba. Poláros része savas gyököt, pl. szulfát- v. szulfonátcsoportot tartalmaz. Határértékük: 0,1-0,3 mg/l. 4

5 Hõszennyezés A hõszennyezés a vízszennyezés egyik formája, amely a víz hõmérsékletének mesterséges megváltoztatásával, általában növelésével káros következményeket okoz; korlátozza a vízhasználatot és megzavarja a vízben végbemenõ életfolyamatokat. A népesség növekedésével, az ipari termelés volumenével egyre növekszik a szennyvízkibocsátás mértéke, de amíg a szennyvizeket kellõ mértékben tisztítva a BOI, a toxikus komponensek mennyisége csökkenthetõ, a hõszennyezés monoton növekedést mutat. Az erõmûvek, különösen a nukleáris fûtõanyaggal mûködõk, egyre nagyobbak lesznek és a nagy hõtartalmú használt vizek hûtése a szükséges és elõírt szennyvíztisztítási módszerekhez fog tartozni. Minamata, higanyszennyezés Az ötvenes évek elején Japán egy kis falujában, Minamatában sok lakos idegrendszeri elváltozásokat tapasztalt. A vizsgálatok higanymérgezést mutattak ki. A Chisso vegyigyár éveken keresztül vezette a magas higanytartalmú szennyezését (higany-szulfát formájában) a Minamata-öbölbe. A higany-szulfát a vízben rosszul oldódik és a feltevés az volt, hogy az üledékben "örökre" eltemetõdik. A vizsgálatok kimutatták, hogy ez a vegyület még rosszabbul oldódó higany-szulfiddá redukálódott, amit azonban az üledékben található baktériumok erõsen toxikus metilhigany kationná alakították át. Minamata, higanyszennyezés A metil-higany kation a vízben oldódva ugyan csak kis koncentrációban volt jelen, de feldúsult a táplálékláncban: a halat és kagylót fogyasztó emberek szervezetében veszélyesen sok mérgezõ anyag halmozódott fel. Több mint 3500-an betegedtek meg, és közel ötvenen haltak meg. A vízbe kerülõ olaj, ha nem A felszíni vizek közül a vízfolyásokat szennyezõ anyagok egy sajátos csoportját képezik azok az anyagok, amelyek közvetett hatásúak, ugyanis ezek a vízbe kerülve a vízi élet tényezõi közül a fizikai elemeket blokkolják vagy zárják ki. Így többek között fizikai úton gátolják a légzést, elzárják a vizeket a fénytõl, az alacsonyabb rendû szervezeteken bevonatokat képeznek. A legismertebb és elõfordulási arányát tekintve a rendkívüli szennyezések, szennyezõfajtái közül a leggyakrabban elõforduló (37,4%) szennyezõ anyag az olaj, és származékai, gyûjtõ néven szénhidrogének. ütközik akadályba, gyorsan szétterül, és vékony filmszerû réteget alkot, majd az 1 mm vastag olajfedettség alakul ki. Tiszta vízben ez a fedettség terjed és fokozatosan 0,2 mmnél alacsonyabb hártyává alakul. A szennyezett víz azonban akadályozhatja az olajhártya szétterülését, és akkor a véglegesen kialakuló rétegvastagság 1 mm körül marad. A szemmel is érzékelhetõ vizekbe kerülõ olaj legkisebb rétegvastagsága ~ mm, ami 1 km 2 felületre vetítve alig 40 l olaj. 5

6 A kõolajszennyezéskor kialakuló úszó olajréteg néhány jellemzõje Az olajréteg vastagsága (mm) Az olajréteg térfogata (l/km2) Észlelés 0, , , ,0003 0,001 0, éppen csak látható színes foltok ezüstös, összefüggõ réteg gyengén szivárványos, erõsen szivárványos, a színek sötétednek, erõsen sötét színek, A vertikális vízmozgások hatására az olaj egy része a lebegõ anyagokon adszerbálódik, majd a vizes fázissal emulziót képez. A keletkezõ emulziók - a víz az olajban és az olaj a vízben tulajdonságaikban lényegesen eltérnek egymástól. A víz az olajban emulzió, mint az olajos fázis része a víz felszínén úszik, az olaj a vízben emulzió pedig a vizes fázisba kerülõ olajat tartalmazza. A két emulzió természetesen egymásba átalakulhat, mennyiségük illetve arányuk a fizikai, kémiai, mikrobiológiai folyamatoktól függ. A vizek olajszennyezésének minden formája káros. A felszínen úszó olajréteg akadályozza a vizek természetes oxigénforgalmát és így a légzésre és a fotoszintézisre egyaránt káros hatást fejt ki. Az olaj már kis mennyiségben lezárja a víz felszínét, és ezáltal gátolja mind a természetes oxigén felvételét a légkörbõl, mind pedig képzõdõ gáznemû anyagcsere termék távozását a légkörbe. Ezek a termékek a vízben maradnak, és a reverzibilis biokémiai folyamatokat káros irányba tolják el. Néhány kõolajszármazék oldhatósága vízben Kõolajszármazékok Oldhatóság mg l-1 könnyû benzin benzin tüzelõolaj kõolaj dízelolaj , A vízbe bekerült olaj a mikroszervezetekre tapadnak, ezzel részben kémiai, részben fizikai úton ezek pusztulását okozza. Az elõszervezetekre kifejtett káros hatás a vízben már néhány tized,- század mg l-1 koncentrációjában is bekövetkezhet. Az ásványolaj szennyezés fokozottabb mértékben veszélyezteti a vízi környezet állatvilágát, mint a mikroszervezeteket. Így a halak esetében a szennyezés rárakódhat a kopoltyúra, és ezzel gátolja az oxigénfelvételt, bõrükre tapadva pedig bõrelváltozást okozhat. 6

7 ELÕADÁS Felhasznált forrásai Szakirodalom: Pásztó P. (1998.): Vízminõségvédelem-vízminõségszabályozás. Veszprémi Egyetemi Kiadó, Veszprém Thyll Sz. (1998.): Vízszennyezés - vízminõség-szabályozás. DATE, Debrecen KÖSZÖNÖM A FIGYELMET Egyéb források: Fekete E. et al.(1991.): A vízszennyezés ökológiája. Pro Natura Kiadó, Budapest Felföldi, L. (1987): A biológiai vízminõsítés. (4. javított és bõvített kiadás) Vízügyi hidrobiológia. 16. VGI, Budapest. Németh, J. (1998): A biológiai vízminõsítés módszerei. Környezetgazdálkodási Intézet