SZENT LÁSZLÓ GIMNÁZIUM TERMÉSZETTUDOMÁNYOS ÖNKÉPZŐKÖR Budapest, 2013. április 15. Modern szennyvíztisztítási technológiák Jurecska Laura doktorandusz Eötvös Loránd Tudományegyetem Környezettudományi Doktori Iskola
A világ vízszükséglete A vízszükséglet a világon állandóan növekszik, amit alapvetően a következő tényezőkre lehet visszavezetni: a Föld lakosságának gyarapodása, az életszínvonal emelkedése, a közületi és regionális vízművek számának növekedése, a mezőgazdaság hatékonyságának növelése (öntözés), a fokozódó iparosodás: vízfelhasználás gőz formájában, szállításra, mosásra, oldószerként, hűtőközegként, alap- és segédanyagként
liter/fő/nap Egy főre jutó vízfogyasztás 600 500 400 300 200 100 0
Vízfogyasztás
A háztartások vízfelhasználása WC öblítés Ivóvíz, főzés, mosogatás 18% 14% 1% 1% 34% 33% Fürdés, mosdás Mosás Locsolás Autómosás
% A közműolló alakulása hazánkban 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005 év vízellátás csatornázottság
Egyes termékek előállításának fajlagos vízigénye Termék minőség Termék mennyiség Az előállításhoz szükséges víz mennyisége (m 3 ) Cukor 1 tonna 50-150 Papír 1 tonna 500-3000 Zöldség-konzerválás 1 tonna 40-60 Gyapjúszövet 1000 m 100-150 Alumínium 1 tonna 80-120 Villamos energia 1 kwh 130-250
Közvetlen és közvetett vízigény Barkács, 2012
Szennyvíz definíciója Minden olyan víz, ami valamilyen módon felhasználásra került. A benne található komponenstől függően a szennyezés lehet: oldott külön fázist alkotó szerves szervetlen
A szennyvizek csoportosítása Eredet szerint: kommunális vagy háztartási ipari: iparáganként, üzemenként eltérő összetétel mezőgazdasági
Vízszennyezők Fizikai hőszennyezés szuszpendált szennyezőanyagok Kémiai színt és zavarosságot okozó, nehezen bonható anyagok zsírok, olajok oldott szerves szennyezők oldott szervetlen szennyezők mikroszennyezők Biológiai patogén mikroorganizmusok
Hulladékok lebomlása vízben Üvegpalack:1 millió év Műanyag palack: 450 év Konzervdoboz: 80-200 év Gumi: 50-80 év Bőr: 50 év Műanyag tasak: 30-40 év Cigaretta-szűrő :1-5 év Almacsutka: 2 hónap
A kommunális szennyvíz átlagos összetétele KOI 300-600 O 2 mg/l BOI 5 150-300 O 2 mg/l TSS 150-500 mg/l ammónium-n 20-50 mg/l összes foszfor 10-20 mg/l szerves N 15-30 mg/l ph 6,9-7,8 KOI: kémiai oxigén igény BOI: biológiai oxigén igény TSS: lebegóanyag (total suspended solids)
A szennyvizek szagát okozó főbb vegyületek komponens összegképlet előidézett szag nitrogéntartalmúak aminok CH 3 NH 2 halszag ammónia NH 3 csípős ammóniaszag diaminok NH 2 (CH 2 ) 4 NH 2, rothadt hús NH 2 (CH 2 ) 5 NH 2 szkatol C 8 H 5 NHCH 3 rothadt hús kéntartalmúak kénhidrogén H 2 S záptojás merkaptánok CH 3 SH, CH 3 (CH 2 ) 3 SH rothadó káposzta szerves szulfidok (CH 3 ) 2 S, CH 3 SSCH 3 rothadó káposzta kén-dioxid SO 2 szúrós, savas Egyebek klór Cl 2 klórszag klórfenol ClC 6 H 4 OH fenolos gyógyszer
A szennyvíztisztítás folyamata Első fokozat Mechanikai tisztítás durvarács Szennyvíz Második fokozat Biológiai tisztítás Oxigén Harmadik fokozat Térbeli tisztítás Kémiai tisztítás Kémiai Derítőszerek Recirkuláltatott iszap Primer iszap Fölös iszap Kevert iszap Homokfogó Előülepítő Bilógiai medence Utóülepítő Derítő Szűrő Fertőtlenítő
Mechanikai eljárások Cél: szennyvízben úszó darabos anyagok kiszűrése műtárgyai: rácsok vagy gerebek a könnyen kiülepíthető szuszpendált szerves lebegőanyagok gravitációs eltávolítása műtárgyai: homokfogó és ülepítő medencék
Előülepítő bukókon távozó mechanikailag kezelt szennyvíz
Fogalmak: Biológiai módszerek fermentáció: mikroorganizmusok irányított tevékenysége szubsztrát: a mikroorganizmus tápanyaga Műtárgyak: biológiai medence, utóülepítő
Levegőztető és utóülepítő medence
Nitrifikáció, denitrifikáció NO 3 - N2 NH 4 + NO 3 - NO 3 - N2 nitrifikáció + - NH 4 NO3 denitrifikáció
A tisztított víz kivezetése Soroksári-Duna Duna tisztított víz
Szennyvíztisztítás Budapesten Napi 670 000 m 3 szennyvíz keletkezik a fővárosban
Biofilmek a szennyvíztisztításban Természetes vagy mesterséges körülmények között kialakult mikrobiológiai közösség, amelyet szilárd felületen megtapadt baktériumok, algák és protozoák alkothatnak. Előnyei: ellenállóbbak a toxikus anyagokkal és a szennyezőanyag-terhelés hirtelen változásaival szemben növelik a tisztító kapacitást megnövelik az iszapkort
Biofilm hordozók zúzott kő, törmelék korongok, hengeres testek műanyagok Tarjányiné Szikora Szilvia képei
Műanyag biofilm hordozók Leggyakrabban hordozóként felhasznált műanyagok: Poliuretán (PU) Polietilén (PE) Poli-vinil-klorid (PVC) Polipropilén (PP)
A vizsgált szálak polipropilén szálak
A vizsgált szálak II. karbonszál nylon poliészter
Élőgépes szennyvíztisztítás Organica Zrt.
Minta jele A vizsgált biofilm Filamens szám egy szálmintá -ban hordozók Filamens átmérő ( m) Fajlagos felület (m 2 / m 2 ) PP-A* 6 600 58 3,4 PP-B* 6 600 56 3,2 PP-C** 11 000 33 3,3 PES** 8 400 22 1,7 *2600 dtex **3000 dtex
A vizsgált kaszkádrendszer
A kolonizációs kísérletek során mért paraméterek A helyszínen: szennyvíz fiziko-kémiai paraméterei ph, DO, KOI, TSS, nitrogénvegyület-formák biofilm - dehidrogenáz enzimaktivitás (TTC teszt) Laboratóriumban: biofilm szárazanyag-tartalma biofilm szervesanyag-tartalma mikrobiológiai vizsgálatok (TRFLP, SEM)
Dehidrogenáz enzimaktivitás biofilm TTC teszt szűrés, extrakció spektrofotométer mg TF/g biofilm
A biofilm szárazanyag tartalma a kísérlet végén
Fajlagos enzimaktivitás értékek az utolsó mintavétel alkalmával
Összes enzimaktivitás értékek az utolsó mintavétel alkalmával
Biofilm képződése 0. nap 4. nap 11. nap
Vizekbe kerülő gyógyszermaradványok
Ciklodextrinek Ciklikus, nem redukáló oligoszacharidok Átmérőjük kb. 1 nm Zárványkomplex képzés
Ciklodextrinek alkalmazási lehetőségei Vegyipar (gyógyszer-, kozmetikai- és háztartásvegyipar) Élelmiszeripar Környezetvédelmi alkalmazások Légszennyezés csökkentése Víz- és talajtisztítás
Ciklodextrin tartalmú szorbensek béta-ciklodextrin (BCD) gyöngypolimer szorpciós kapacitásának vizsgálata béta-ciklodextrinnel módosított hordozó hatóanyag-tartalmának ellenőrzése és megkötőképességének vizsgálata ibuprofen rodamin-b
Kutatócsoportunk további tagjai Prof. Záray Gyula Dr. Barkács Katalin Dobosy Péter Ipari partnereink Organica Zrt. Cyclolab Kft.
Köszönöm a figyelmet!