VÍZGAZDÁLKODÁS ÉS SZENNYVIZEK 3.5 Kis kapacitású biológiai szennyvíztisztító telep gazdaságosságának javítása Tárgyszavak: biológiai lebontás; szennyvíztisztítás; gazdaságosság. Várhatóan a közeljövőben több 50 5000 fő szennyvizét tisztító telepet kell létesíteni a szűkös építési és üzemeltetési költségkeret okozta minőségromlás elkerülése mellett. Ilyen esetben az építtető és építő közötti szoros együttműködésen kívül a szennyvíztisztítási eljárás optimalizálására van szükség, és szorosabb együttműködésre a nagyobb szennyvíztisztító telepek üzemeltetőivel és hulladékkezelőkkel. A magánvállalkozók bevonását minden olyan esetben támogatni kell, ahol ez előnyt jelent. Az összehasonlításnál referenciaeljárásnak a ráccsal, homokfogóval és iszaptárolóval rendelkező hagyományos szennyvíztisztítást tekintették, és ehhez viszonyították az eleveniszapot befogadó többmedencés telepet. Az előtároló medence lehetővé teszi a kisebb telepek számára az egyszerűbb gépészeti megoldás alkalmazását. A szennyvízből leválasztott komponensek, pl. a rácson fennmaradó kavics, homok, zsír és szennyvíziszap kezelésbe és ártalmatlanításba bevonhatók a nagyobb telepek valamint magánvállalkozók. A hagyományos eleveniszapos eljárás (1. változat) Az 50 5000 lakos részére épült kommunális szennyvíztisztításnál rendszerint ráccsal és homokfogóval ellátott előderítés nélküli eleveniszapos eljárást alkalmaznak. Az aerob módon stabilizált iszapot köztes tárolóban gyűjtik, ennek méretét a szennyvíziszap-hasznosítás módja határozza meg. Szennyvíztisztításkor a szennyvíziszap mellett kavics, homok és zsír keletkezik. A köztes tárolóban levő stabilizált iszap a telep
méretétől függően sűrítés után kb. 3 4 %(m/m) vagy mechanikai víztelenítés után kb. 25 35 %(m/m) szárazanyag-tartalommal rendelkezik. Az iszapot a mezőgazdaságban vagy, pl. égetés útján hasznosítják. Ennek az eljárásnak hátrányai a következők: A rács, homokfogó és iszaptároló létesítésének beruházási költsége különösen a kisebb telepek számára rendkívül megterhelő. Az üzemeltetési költség aránytalanul megnő a berendezések folyamatos karbantartása és a leválasztott anyagok kezelése miatt. A kisebb műszaki berendezések rövidebb élettartama miatt gyakrabban kerül sor ezek cseréjére. A 25 napnál öregebb aerob úton stabilizált szennyvíziszap tárolásához nagy befogadóképességű levegőztetett tárolómedence szükséges. A téli kisebb hőmérsékleten nem megfelelő a stabilizálás mértéke. Amennyiben a szennyvíziszapot nem a mezőgazdaságban, hanem égetőben hasznosítják, a nagyobb stabilizálási fok a kisebb fűtőérték miatt kifejezetten hátrányos. A jövőben a kisebb telepeken keletkező szennyvíziszap hasznosítása egyre nagyobb akadályba ütközik a szigorúbb előírások miatt. Helyzetüket tovább nehezíti a felelősséggel kapcsolatos elvárásoknak való megfelelés. Mindez meghaladja a kisebb szennyvíztisztító telepek teherbíró képességét. Az egyre nagyobb építési és üzemeltetési költségek miatt a kisebb szennyvíztisztító telepeken központi kérdés az eddig alkalmazott módszer felülvizsgálata és a további teendők meghatározása. Eleveniszapos eljárás többrendeltetésű előtárolóval (2. változat) Az eleveniszapos eljárásnál alkalmazott rács, levegőztetett homokfogó és szennyvíziszap tároló a biológiai fokozat elé iktatott többrendeltetésű előtárolókkal helyettesíthető, amelyek átveszik ennek az üzemrésznek egyes feladatait. Elmarad a szennyvíziszap aerob stabilizálása, mivel a primer és eleveniszapot egy másik üzemben (nagyobb telepen, hulladékégetőben) kezelik. A biológiai fokozatban alkalmazott iszap korát az határozza meg, hogy szállítás előtt terveznek-e mechanikai víztelenítést, és a szagprobléma elkerülése érdekében nagyobb iszapélettartamot. A primer iszapot az 1. előtároló medencében leválasztják, besűrítik és tárolják. A 2. medence feladata a fölös iszap leválasztása, a besűrítés
és a tárolás az elszállítás előtt. A két medencével közel azonos hidrológiai és szennyezőanyag-terhelés állítható be úgy, hogy a medencék vízszintjét szivattyú segítségével 20 30 cm-rel megemelik. A medenceméretezésnél a leválasztás hatásfokát és a tárolási időt kell figyelembe venni. A tárolómedencékben jól elkülönülő három réteg alakul ki (a felülúszó, a szennyvíziszap felett elhelyezkedő középső dekantált szennyvíz zóna és a medence alján a kiülepedett iszap). A tárolási idő megválasztásánál meghatározó a szennyvíziszap-elszállítás gazdaságossága. A besűrített iszap rendszerint az 1. medencében gyűlik össze, és ezt szállítják el, a 2. medence eleveniszapját a telep méretétől függően ugyancsak ajánlatos szállítás előtt hordozható berendezéssel mechanikai úton vízteleníteni. Idegenforgalmi területen, ahol zsíros szennyvíz keletkezik, a kezelésnél finomeloszlású levegőztetett zsírleválasztó alkalmazható a két medence között, ez ugyanazt a szerepet tölti be, mint a levegőztetett zsír- és homokfogóból álló zsírleválasztó. A két előtároló medencét alkalmazó szennyvíztisztításnál a primer és eleveniszap elszállítás és kezelés központi helyet foglal el. A többnyire besűrített primer iszapot és a telep nagyságától függően ugyancsak sűrített vagy mechanikai úton víztelenített eleveniszapot a szerződésben meghatározott időközönként szállítják el. A szennyvízkezelésnél kiemelt figyelmet fordítanak a szagprobléma kiküszöbölésére. A medencék általában fedett kivitelben készülnek, így megelőzhető a szagterhelés. Bevált a friss víz átáramoltatása a tárolómedencéken, még nagyobb biztonság érhető el gyenge elszívással, amit a szennyvíztisztításnál keletkező egyéb gázokkal együtt kezelnek. Az eleveniszap mechanikai víztelenítésével az iszap kora az előírt 10 napról kb. 14 napra emelhető, így a víztelenítés alatt nem kell szagterheléssel számolni. A szennyvízszállítás költsége A szennyvízkezelési eljárás kiválasztásánál meghatározó a szennyvíziszap szállítási és kezelési költsége. Új üzem létesítése előtt alapos költségelemzést kell végezni. Ehhez célszerű több ajánlatot kérni. Magáncégek esetében a gazdaságossági számításokat minden esetben el kell végezni, mivel a szolgáltatási kötelezettség több évre szól. Egy 1000 főt kiszolgáló szennyvíztisztító telep költsége a következőkből áll:
A legkedvezőbb ajánlatban, ha a kezelést is magába foglalja, az alábbiak szerepelnek: primeriszap-elszállítás szippantó kocsival: 50 euró/m 3 (5 %(m/m) szárazanyag); a 3 %(m/m) szárazanyagtartalomról mechanikai úton 25 %(m/m) szárazanyag-tartalomra víztelenített eleveniszap elszállítása: 160 euró/m 3. Éves szennyvíziszap-mennyiség (éves átlagban 0,8 faktorral számolva) 5 %(m/m) szárazanyag-tartalmú primer iszap: 1000 0,03 0,8 365/0,05 = 175 m 3 /év 25 %(m/m) szárazanyag-tartalmú eleveniszap: 1000 0,04 0,8 365/0,25 = 47 m 3 /év A szennyvíziszap-szállítás költsége: Primer iszap: 175 50 euró = 8 750 euró/év Eleveniszap: 47 160 euró = 7 520 euró év Összesen 16 270 euró/év A kétféle eljárás összehasonlítása A többmedencés eljárásnál elmarad a mechanikai víztelenítés. A medence és a telep élettartama megegyezik. A karbantartását és tisztítását átháríthatják arra a cégre, amelyik elvállalta a primer és eleveniszap elszállítását. Az egyszerűbb technológia lehetőséget nyújt a nagyobb mértékű automatizálásra, a kisebb beruházási költség mellett előnyt jelent a kisebb üzemeltetési költség és elmarad az ismételt beruházási költség. A két eljárás értékelése környezeti szempontból A két többrendeltetésű medence nagyon üzembiztos, és ebben a tekintetben felülmúlja az egyutas kiépítésű a rács és homokfogós üzemet. Több előtároló medence alkalmazásával kiegyenlítettebbé válik a kezelendő szennyvíz mennyisége és koncentrációja, míg az 1. változatnál hosszabb iszap életkorral kell számolni. A 2. változatban gyengébb az iszapminőség, viszont jobb az iszapindex (pl. ISV = 150 ml/g a 120 ml/g helyett). Az elfolyó szennyvíz határértékei mindkét változatnál betarthatók.
A két szennyvízkezelési eljárás összehasonlítása 1. táblázat 1. változat 2. változat Rács, homokfogó, iszaptároló medence A rácson fennmaradó kavics, homok, zsír, és az aerob úton stabilizált iszap elszállítása Nagyobb üzemépület a 2. változathoz képest Kb. 100%-kal több eleveniszap a 2. változathoz képest Kb. 50%-kal több levegőztetés a 2. változathoz képest Több mérő és szabályozó rendszer a 2. változathoz képest Nagyobb üzemeltetési és ismételt beruházási költség a 2. változathoz képest 1. és 2. előtároló medence primer- és eleveniszapelszállítás A szennyvízkezeléskor keletkező anyagok (rácson felfogott kavics, homok, zsír, iszap) kezelése és hasznosítása jobb módszerekkel végezhető a 2. változatban külső vállalkozó bevonásának köszönhetően. A két változat között szagterhelés vonatkozásában csekély a különbség. A 2. változatnál a rácsfogó és iszaptárolóban merülhet fel szagprobléma, ami megfelelő intézkedéssel mindkét esetben kiküszöbölhető. Tekintettel arra, hogy a kisebb szennyvíztisztító telepek kevésbé tudnak eleget tenni a szigorodó törvényi előírásoknak, a két változatban a közlekedési többlet közel azonos. Gazdaságossági összehasonlítás Az összehasonlításnál a LAWA (Tartományi Víz Munkabizottság) módszerét alkalmazták. K LAWA = a KI + b KR + c KB ahol: KI beruházási költség, KR ismételt beruházási költség, KB üzemeltetési költség. Példaként n élettartammal, p kamattal és 0 % teljesítményjavulással számolva a = (1 + p) n, b = (1 + p) n/2 és c = [(1 + p) n+1-1]: p-1. Ha n = 30 év, p = 3 %, akkor a = 2,43, b = 1,56 és c = 49,0. Ha az üzemeltető a pályázati kiírásban mind a két variációt szerepelteti, akkor a költségek te-
kintetében alaposabb összehasonlítás tehető. Az 1. ábra egyszerűsített költséggrafikont mutat be, amelyen jól látható, hogy az A metszéspont helyzete mindkét esetben döntően az iszap árától függ. K LAWA A 2. variáció 1. variáció 0 1000 2000 3000 lakosok száma 1. ábra A kétféle szennyvízkezelés összehasonlítása gazdaságossági szempontból A többrendeltetésű medencés változat kivitelezése Mivel kétszer annyi eleveniszap keletkezik (kb. 1,0 l/lakos 3 %(m/m) szárazanyag tartalom mellett), mint primer iszap (kb. 0,5 l/lakos 5 %(m/m), célszerű az eleveniszap-tároló térfogatát kétszer akkorára méretezni mint a primer iszapét. Kéthónapos tárolási időre kell törekedni, ahol a medence alsó kétharmada tárolásra szolgál. A felső harmadban megy végbe az iszapleválasztás. A beömlő szennyvíz tartózkodási idejét, Q max az első tárolómedencében legalább fél órára kell tervezni. Amennyiben a szennyvíznek a szennyvíztisztító telepen szintkülönbséget kell legyőznie, érdemes az első többcélú medencét a szivatytyúmű elé helyezni. Így a szivattyú csak dekantált szennyvizet szállít, ami nagymértékben növeli az üzembiztonságot. A medencék kialakításáról minden esetben előzetesen egyeztetni kell a vállalkozóval, ami különö-
sen akkor nélkülözhetetlen, ha az eleveniszapot szállítás előtt mechanikai úton víztelenítik. Az 1000-nél több lakost kiszolgáló szennyvíztisztító telep 2. többrendeltetésű medencéjét úgy is kialakíthatják, hogy az két oldalról legyen megközelíthető. A kétoldali megközelítésnek az az előnye, hogy a medence az eleveniszap víztelenítésekor rövid ideig előtét tartályként szolgálhat. A víztelenítés megkezdésekor a dekantált szennyvíz az előtéttartályként szolgáló medencéből kiszivattyúzható, és a visszamaradó iszap homogenizálható. Ez a művelet akár szippantó kocsival is elvégezhető úgy, hogy a medencéből kiszivattyúzzák az iszapot, majd nagy sebességgel visszajuttatják a medencébe. Tapasztalatok a többrendeltetésű medencés előtárolókkal A többrendeltetésű medencés előtároló kipróbálására Az alpesi területek szennyvíztisztító telepein alkalmazott technológiák összehasonlítása és ökomérlege című négyéves EU-program keretében került sor 1998-ban. Négy év alatt az Alpenvereinhez tartozó, 15 újonnan épült 100 400 lakos kapacitású biológiai szennyvízkezelőt vizsgáltak meg négy éven át üzem közben. A 15 telep közül 8 többrendeltetésű medencés előtárolóval rendelkező Biocos-telep volt. A pontosabb összkép kialakításához további 8 már üzemelő telepet is megvizsgáltak. A vizsgálatban többek között az alábbi kérdések szerepeltek: Milyen mechanikai előtisztítást célszerű alkalmazni a biológiai kezelés előtt? Milyen az üzemelés biztonsága és automatizáltsága? Hogyan kezelik és hasznosítják a leválasztott szilárd anyagokat (szűrőmaradék, homok, iszap)? Hogyan kerülhető el a zaj és szagterhelés? Milyen szerepe van a többrendeltetésű medencés eljárásnál a visszaoldódó anyagoknak? Kisebb hegyi telepeken nem vált be a rács a folyamatos karbantartási igény és szagprobléma miatt. Biztonságos üzem csak folyamatos áramellátás és kétoldali megközelítés (hegyi viszonyok között egyik sem lehetséges) mellett érhető el. A rács és szűrő nem tesz lehetővé nagyfokú automatizálást. A leválasztott anyagokat időről időre elszállítják. A tárolómedencékben összegyűlt szilárd anyagot a szezon végén (nagyobb telepek esetén még a szezon alatt) szippantó kocsival beszállítják egy nagyobb szennyvíztisztító telepre. A művelet megegyezik a több-
kamrás rothasztó aknában tárolt rothasztott iszap elszállításnál alkalmazott eljárással. A szippantó kocsi először a dekantált szennyvizet szívja le, majd a biológiai kezelőbe szállítja. Ennek következtében a vízszint lecsökken a medencében, a visszamaradt iszapot homogenizálás után kiszippantják. Iszapkiválás és a felrakódás megszilárdulása még 120 nap után sem következett be (több telep ennyi ideig üzemelt). Az egész éven át működő telepeken célszerű a medencéket évente egyszer teljesen leüríteni. A medencéket nem kell takarítani, keverőkre sincs szükség, mivel a szippantó kocsi szívócsöve porszívó -ként használva elvégzi ezt, és kitakarítja a medencét. A szivattyú szívóaknáját célszerű időnként felülvizsgálni. A felületen kiváló különböző szilárd anyagok kezelése a nagy szennyvíztisztító telepeken szakszerűen és környezetkímélő módszerekkel oldható meg, amire a kis telepek nincsenek felkészülve. A szagterhelésre különös figyelmet fordítottak, mivel a vizsgált szennyvíztisztító telepek többsége az alpesi menedékházak közelében található. A telepeket zárt térben helyezik el, továbbá a két medence légteréből elszívott és a szellőztetésnél felhasznált levegőt az eleveniszapos medencéhez vezették. Már igen kismértékű elszívás is hatásosnak bizonyult. Egyik menedékháznál a szennyvíztisztító tetején teraszt alakítottak ki úgy, hogy a vendégek észre sem vették az alattuk működő telepet. Később a szellőztetést le is lehetett állítani, mert a szennyvíztisztító telephez vezető csatornában kéményhatás lépett fel. Ezután a levegőt a medencék légteréből a menedékház tetejére vezették. A befedés következtében a zajterhelés is csökkent. A többmedencés szennyvíztisztításnál, különösen az első medencében biokémiai jellegű visszaoldódási folyamat játszódik le. Az illékony visszaoldódó anyagokat szerves anyagok (BOI 5 ), nitrogén és foszfor a friss vízzel együtt visszavezetik a biológiai kezelőbe, a biológiai fokozat terhelése ennek következtében kissé megemelkedik (< 5%), amit a biokémiai számításnál figyelembe kell venni. A fermentorban nem észleltek jelentősebb ph-csökkenést. Számos 2000 lakost kiszolgáló több medencés előtárolóval rendelkező szennyvíztisztító telep működik eredményesen. Összeállította: Haidekker Borbála Ingerle, K.: Kostenreduktion kleiner biologischer Kläranlagen durch Einsatz des Belebungsverfahrens mit vorgeschalteten Mehrzweckbecken. = KA-Abwasser, 52. k. 9. sz. 2005. p. 997 1001. Ingerle, K.: Die funktionale Ausschreibung von kleinen biologischen Kläranlagen ein Vergleich mit der konstruktiven Ausschreibung. = ÖWAV, 2004. 9 10. sz.