VÍZGAZDÁLKODÁS ÉS SZENNYVIZEK 3.5 UI-fertőtlenítés költségei vízművekben Tárgyszavak: ivóvíz; UI-fertőtlenítés; vízmű; költségbecslés. Elsőként 1910-ben, Marseille-ben alkalmaztak UI-fényt fertőtlenítésre és az 1940-es években a kisnyomású higanygőzlámpák megjelenésével már rutinszerűen használták különböző ipari termelés során (gyógyszer-, élelmiszer- és üdítőital-iparban). Az 1980-as évek közepén az EPA is foglalkozni kezdett az UI-fertőtlenítéssel szennyvízkezelés céljából. Jelenleg az ivóvízellátás behatóan vizsgálja alkalmazhatóságát, kórokozók gazdaszervezetének inaktiválására. Ezt az érdeklődést az a megfigyelés váltotta ki, hogy UI-fénnyel inaktiválható a Cryptosporidium parvum, kifizetődő adagok használatával. Ez ellentétes azzal a korábbi felfogással, hogy az UI-fény csak az ivóvízben levő vírusok és baktériumok inaktiválására alkalmas. Az EPA felszínivíz-tisztítási kézikönyve az UI-fertőtlenítést kifejezetten hatástalannak tekinti Giardia (parazita ostoros egysejtű) inaktiválására. Az UI-fertőtlenítés iránti érdeklődést fokozta az a kutatás is, amely szerint az UI alkalmazását kísérő, ismert fertőtlenítési melléktermékek (DBP-k) képződése minimális, a többi, elterjedt fertőtlenítőszerhez képest. A C. parvum inaktiválásához szükséges, viszonylag kis dózisok folytán valószínűleg a vírusinaktiválás szabja meg az UI-fény adagját, ha ez az egyetlen fertőtlenítőszer ivó- és szennyvíz esetében. A mikrobák inaktiválására vonatkozó kutatásokhoz hasonlóan gyorsan kidolgozták az UI-technológiákat, az ipari igényeknek megfelelően kifizetődőbb és hatékonyabb módszerek, miközben a hangsúly a szennyvízről az ivóvízre tevődött át. A folytonos hullámú UI-fényt fertőtlenítés céljára általában kisnyomású (LP) higanygőzlámpákkal állítják elő. Azonban gyorsan új és jobb UIrendszerek jelentek meg. Az utóbbi években népszerűvé váltak az LP nagy teljesítményű (LPHO) és a közepes nyomású (MP) lámpák, amelyeket egyre inkább alkalmaznak az új berendezésekben. Az LPHO lámpák elsősorban 254 nm-nél sugároznak, de relatív teljesítményük nagyobb, mint a hagyományos LP lámpáké. Az MP lámpák által kibocsátott, folytonos hullámú UI-fény inten
zitása nagyobb és tágabb hullámhossz-intervallumra terjed ki. Az LPHO- és MP-rendszerek népszerűsége részben annak tulajdonítható, hogy kevesebb lámpára van szükség, mint az LP-rendszereknél. Az UI-fertőtlenítés alkalmazására az ivóvízellátásban jelentős hatást gyakorolnak a költségek. A költségvetés tervezési alapja Az UI-fertőtlenítés költségét sok tényező befolyásolja (mikrobainaktiválás, szűrt vízminőség, UI-berendezés, meglevő üzemi hidraulikus profil, tervezési igények, rendszerredundancia, meglevő üzemi konfiguráció). Mivel különböző vízminőségekre vonatkozó költségvetés készítése volt a cél, ezért eltérő áramlási tartományokra vonatkozó, elvi tervet dolgoztak ki, figyelembe véve az említett tényezőket. Egy UI-rendszerre vonatkozó, elvi tervezést az üzemi áramlás és vízminőség alapján dolgozták ki (0,09 1628 Ml/nap). Ennek folytán az UI-rendszer tervezése az áramlási sebességtől függött. Az UI-reaktor tervezése attól függ, hogy hol alkalmazzák az UI-fertőtlenítést. Így pl. a nyersvíz UI-fertőtlenítéséhez rendszerint több lámpa szükséges, mint a szűrt vízéhez, mivel az UI-fényt abszorbeáló szerves anyagokat előzőleg eltávolítják. Ezenkívül a fokozott zavarosság abszorbeálhatja a mikroorganizmusokat, és így meggátolja az UI hatását. Ezért az ivóvízkezelés során beállított, legtöbb új UI-rendszert a szűrés és a tisztavíztározó között kellene elhelyezni (1. ábra). 1. ábra UI-fertőtlenítéssel ellátott üzem vázlata
Mikrobák inaktiválása és UI-dózis A mikroorganizmusok inaktiválásához szükséges UI-dózis fajtól és besorolástól függ. Az inaktiválás az UI-dózis növelésével fokozódik, bár nem mindig követi a klasszikus log-lineáris arányt. Jól ismert az Escherichia coli inaktiválódása UI-fény hatására, különös tekintettel a szennyvíz-fertőtlenítésre. Általában kisebb UI-dózis szükséges baktériumok mint vírusok esetében. Megfigyelték, hogy ekvivalens inaktiváláshoz a vírusnukleinsav nagyobb UIdózist igényel, mint sok baktérium. 1983-ban, Milwaukee (USA) városában kitört kriptosporidiózis járvány óta a Cryptosporidium inaktiválása/eltávolítása a vízművek központi kérdése. 1999-ben közölték, hogy a Cryptosporidium UI-fénnyel reális dózisokkal (19 mj/cm 2 ) inaktiválható, amit a legújabb kutatások is megerősítettek. Mások arra utalnak, hogy a Giardia ugyanolyan vagy nagyobb mértékben érzékeny, mint a Cryptosporidium. Az UI-dózis két tényezőből tevődik össze: 1. kisugárzás (mw/cm 2 -ben kifejezve); 2. a szervezet expozíciójának ideje s-ban. A célszervezettől függően változhat a tervezett UI-dózis. Így pl. 38 40 mj/cm 2 szokásos UI-dózis ivóvíz fertőtlenítéséhez; azonban 120 140 mj/cm 2 szükséges bizonyos államokban, visszanyert víz fertőtlenítéséhez. A Cryptosporidium inaktiválásával foglalkozó közlemények szerint 40 mj/cm 2 egy olyan konzervatív UI-dózis, amellyel minimálisan 10 2 konc. inaktiválás érhető el, míg ugyanehhez vírusok esetében 140 mj/cm 2 -es adag szükséges. Az UI-dózisnak jelentős hatása van a költségekre, pl. egy 140 mj/cm 2 -es dózis közel 50%-kal növeli a költségeket a 40 mj/cm 2 -es adaghoz viszonyítva. Ez a költségnövekedés az UI-berendezés drágulásából és a nagyobb reaktorok elhelyezéséhez szükséges nagyobb épület költségeiből ered. Az itt bemutatott költségvetések 40 mj/cm 2 UI-dózisra vonatkoznak, mivel ez a dózis tipikus ivóvíz esetében és elegendő nagy koncentrációjú Cryptosporidium inaktiválásához. UI-berendezés Az UI-lámpa típusa és a berendezés gyártója határozza meg az UIberendezés költségét. Az LP-lámpák a legolcsóbbak és az MP-típusok a legdrágábbak. Az LP-lámpák tervezett élettartama kétszer akkora, mint az MPlámpáké. Azonban egy adott rendszerhez, meghatározott áramlás és UI-dózis mellett, kevesebb MP-lámpa szükséges, mivel több UI-fényt termel, így ritkábban kell cserélni. De az MP-lámpák magasabb hőmérsékleten működnek és elszennyeződésre hajlamosabbak (1. táblázat).
Folytonos hullámú UI-lámpák összehasonlítása Paraméter Kis nyomású Kis nyomású, nagy teljesítményű Spektrális eloszlás Hőmérséklet, C Teljesítmény, W Sávkijelzés Szükséges lámpák száma monokromatikus 35 45 45 100 extenzív nagyfokú monokromatikus 50 80 100 400 korlátozott közepes 1. táblázat Közepes nyomású polikromatikus 400 900 1000 25 000 jó kisfokú Az LP-rendszereket általában kisebb vízművekben használják, mivel nagyobb egységekben a lámpákkal felszerelt UI-reaktorok túl nagy helyet foglalnak. A vízközeg hatásai A zavarosság, összes szuszpendált szilárdanyag (TSS), UI-abszorbancia (pl. szerves anyagok hatására), oldott ionok, keménység, lúgosság és hőmérséklet befolyásolhatja egy UI-rendszer teljesítményét. Üzemi és laboratóriumi vizsgálatokkal megállapítható, hogy a tervezés megfelelő-e, és a kezelendő víz jellemzői alapján meghatározhatók az adott helyi igények. A zavarosság és a TSS gátolhatja az UI-inaktiválást, mivel megvédi a mikroorganizmusokat az UI-fénytől. Ezenkívül a mikrobákat a részecskék abszorbeálhatják, így csökken a mikroorganizmusokat érő UI-fény mennyisége. Kimutatták, hogy a víz zavarosságának fokozódásával növekszik egy adott inaktiválódási szint eléréséhez szükséges UI-adag. Az UI-rendszer tervezését befolyásolja az ivóvízben levő oldott szerves anyagokkal kapcsolatos UI-abszorbancia (vagy %-os transzmittancia). Jelentős mennyiségű UI-fényt abszorbeáló víz (nagy UI-abszorbancia, ill. kicsi UItranszmittancia) esetében nagyobb UI-teljesítményre vagy hosszabb expozíciós időre van szükség, mint kisebb UI-abszorbanciát mutató víz azonos mértékű inaktiválásához. Állandó UI-teljesítmény esetében a kisebb UI-abszorbanciaértékek a vízoszlopban több hozzáférhető UI-energiát eredményeznek, ami a mikroorganizmusok fokozottabb inaktiválódásához vezet, mint nagyobb UI-abszorbanciát mutató vízben. Sok oldott szerves anyagot tartalmazó rendszereknél hatékonyabb az UI-besugárzást a szerves anyagokat eltávolító folyamatok után alkalmazni. Az UI-reaktorokban általában kvarcburkolatban helyezik el az UI-lámpákat. A vízminőségtől (ionok, keménység, lúgosság, ph) és a lámpahőmérséklettől függően ezeken a burkolatokon vízkő rakódhat le, amely csökkentheti
a vízbe kibocsátott UI-energiát, és így veszélyezteti a fertőtlenítés hatásfokát. Így az UI-rendszerek tervezésekor fontos szempont a lámpák tisztítása. A víz ph-ja is befolyásolhatja a vízkőképződést, de a mikroorganizmusok inaktiválására nincs hatása. A víz hőmérséklete nem befolyásolja közvetlenül az inaktiválást, de a lámpák teljesítményét igen. A kvarcburkolat szigeteli a lámpákat, optimális hőmérsékletet és maximális kisugárzást biztosít. Ha a lámpa hőmérséklete eltér az optimálistól, megváltozik a kisugárzás intenzitása. Megfigyelték, hogy a hideg vizet (<4,4 C) kezelő LP- és LPHO-lámpák teljesítménye kisebb volt, mint normál hőmérsékletű víz esetében. Extrém meleg víz kezelése is befolyásolja a lámpa teljesítményét, mert ilyenkor a belső lámpahőmérséklet eltér az optimálistól. Így egy LP-rendszer tervezésekor figyelembe kell venni a vízhőmérséklet változásait is. Azonban az MP-lámpák üzemi hőmérséklete jelentősen magasabb, mint a vízé. Tehát amíg a szigetelő kvarcburkolat a helyén van a víz hőmérséklete alig befolyásolja az MP-lámpa üzemi hőmérsékletét és teljesítményét. Az UI-fertőtlenítés költségeit háromféle szűrt víz (az UI-kezelést befolyásoló paraméterek szempontjából rossz, közepes és jó minőségű) esetében vizsgálták. Ennek az volt a célja, hogy megállapítsák azt a feltételsávot és így a költségeket, amely a kezelés során előfordulhat (2. táblázat). Vízminőségi jellemzők 2. táblázat Paraméter Jó Közepes Rossz UI 254 * UI-transzmittancia, %** Zavarosság, ntu Lúgosság, mg/l mint CaCO 3 Keménység, mg/l mint CaCO 3 0,014 97 0,04 10 20 0,032 93 0,1 60 100 0,07 85 0,3 140 230 * UI 254 UI-abszorbancia 254 nm-nél ** az UI-abszorbancia alapján számítva A tervezés korlátai Egy már működő üzem fejlesztésekor különböző szempontokat (hidraulikus profil, a telep kialakítása, tartalék berendezések, területi korlátok) kell figyelembe venni.
Hidraulikus profil Előfordulhat, hogy a meglevő üzemben nem kielégítő a nyomómagasság az UI-reaktorok működéséhez, speciális szivattyú beállítása nélkül. Az üzem teljes hidraulikus elemzésére van szükség UI-fertőtlenítő berendezés tervezésekor. Az UI-reaktorok általában terelőfalakkal vannak ellátva, hogy csökkentsék a rövidzárlatok előfordulását, és előmozdítsák a dugós áramlást. Ezek a terelőfalak csökkentik a nyomómagasságot a reaktorban és szükség esetén eltávolíthatók, de ez a fertőtlenítési hatékonyság romlását eredményezheti. Egyedül az UI-reaktorok 0 1,5 m-rel csökkenthetik a nyomómagasságot az adott viszonyoktól (áramlás, terelőfalak konfigurációja, reaktor kiképzése, UI-dózis, lámpák konfigurációja) függően. A kapcsolatos csőhálózat és szerelvények további nyomómagasság-csökkenést (0,3 1,5 m) eredményezhetnek. A problémák megoldására a következő lehetőségek vannak: a hidraulikus hiányosságok megállapítása a meglevő konfigurációban; a kút működésének módosítása; a szűrők működésének az UI-berendezéshez való igazítása; köztes szivattyúzás beállítása a szűrőgaléria és az UI-fertőtlenítő közé. Az UI-rendszer tervezése előtt meg kell határozni az adott hidraulikus teljesítményt, amelynek során a hidraulikus hibák felismerhetők és megszüntethetők. A kút működésének megváltoztatásához tartozhat az üzemi vízszint csökkentése. Ez azonban csökkentheti a kutak üzemelési rugalmasságát, mivel megrövidíti a rendelkezésre álló tartózkodási (kontakt) időt. A szűrők működésének megváltoztatása csökkentheti a futási időt, mivel fokozódik a nyomómagasság-csökkenés a szűrőktől felfelé, ami ugyanakkor rontja az általános szűrési hatékonyságot és növeli a használt mosóvíz térfogatát. A köztes szivattyúzás energetikai és pénzügyi szempontból költséges megoldás. Azonban előnye, hogy nincsen szükség működési módosításokra. A költségvetések készítésekor feltételezték, hogy nem kielégítő a nyomómagasság az új UI-fertőtlenítő berendezés működéséhez a nagy rendszerekben (>3,8 Ml/nap). Így köztes szivattyúkat helyeztek el a szűrőgaléria és az UI-fertőtlenítő berendezések között. Nem volt különálló szivattyúállomás, mert a szivattyúkat az UI-fertőtlenítő kamrában helyezték el, amit ezért nagyobbra kellett tervezni. A szivattyúk, csővezetékek és a kamra bővítése nagy rendszerek esetében a tőkeköltség <10%-át tette ki (>3,8 Ml/nap). A kis rendszereknél (<3,8 Ml/nap) a köztes szivattyúzást nem tartották szükségesnek, mert ott az UI-rendszerek hidraulikus igényei minimálisak. Meglevő üzemi konfiguráció Ez a tényező határozza meg a bővítést és az ebből eredő költségeket. Speciális problémát jelentenek a vegyi betáplálási pontok, a szűrőgaléria ki
alakítása és a területi korlátok. A vegyszerek hozzáadása azért fontos, mert ez befolyásolhatja az UI-fertőtlenítés hatékonyságát, így szükséges lehet a vegyszerek betáplálási pontjának változtatása. Így pl. a meszet (esetleg oltott) néha azért adják a szűrt vízhez, hogy ph-t emeljék elosztás előtt. Ezt az adagolót az UI-reaktorok után kell elhelyezni, mert a mész meggyorsíthatja a lámpa elszennyeződését. Ezenkívül a mészrészecskék magukba zárhatják a mikroorganizmusokat, és így gátolják az UI fertőtlenítő hatását. A mésszel való vízlágyítás nem gyakori probléma, mivel a koaguláció, ülepítés és szűrés eltávolítja a mészszemcséket az UI-kezelés előtt. Néhány üzemben a vegyszeradagolási pontok változtatása megnövelheti az UI-fertőtlenítés költségeit. Ilyen esetekben feltételezték, hogy nem szükséges a vegyszeradagolási pontok áthelyezése, mert ezek az UI-fertőtlenítő berendezéstől lefelé folyás irányában vannak elhelyezve. Az UI-reaktorok elhelyezése a szűrőgalériába vezetett, szűrt elfolyó konfigurációjától függ. Így pl. ha a meglevő, szűrt vizet továbbító csőhálózatnak egy hosszú, egyenes csőszakasza van, mielőtt a szűrt víz egy közös csőben egyesül, az UI-reaktorok bármelyik szűrt elfolyót vezető csőnél elhelyezhetők. Fontos, hogy minden szűrő és UI-reaktorpár lényegében egyetlen egység, így ha egy szűrő nem üzemel, akkor az UI-reaktor is automatikusan leáll, és fordítva. Egy másik hátrány az, hogy az UI-reaktorban kialakuló nyomásveszteség lényegesen befolyásolja a szűrő átfutási idejét és az átmosás gyakoriságát. Területi korlátok Az UI-reaktorokat egy különálló épületben kell elhelyezni (vagy föld alatt), ha a szűrőgalériában nincs elég hely. Sok esetben nehéz megfelelő területet találni az UI-reaktorok számára, figyelembe véve a hidraulikus igényeket és az esetleges szivattyúzás szükségességét. A költségelemzés során feltételezték, hogy a meglevő szűrőgaléria nem biztosít elég helyet vagy csőhálózatot az UI-reaktorokhoz, így különálló épületre van szükség. Ezenkívül azt is feltételezték, hogy a szűrőgaléria közelében elegendő terület áll rendelkezésre az UI-fertőtlenítő megépítéséhez. Tartalék berendezés Erre azért van szükség, hogy lehetővé tegye a leállást karbantartás céljából, de a túl sok tartalék berendezés növeli a költségeket. Feltételezték, hogy a tartalék rendszerek a költségvetés min. 20%-át alkotják (vagy min. két UIreaktort). Így pl. ha négy reaktorra van szükség, akkor összesen öt berendezést kellene felszerelni (3. táblázat). A felsorolt tényezők közül a költségeket leginkább az adott üzemi konfiguráció és a területi korlátok befolyásolják.
Feltételezett UI-reaktorok száma 3. táblázat Tervezett áramlási sáv, Ml/d Működő UI-reaktorok Tartalék UI-reaktorok Összes UI-reaktor Felesleg %-ban 0,09 41,6 68,13 98,41 193,03 794,9 1628 1 2 4 13 23 1 1 1 3 5 2 3 5 16 28 100 50 25 23 22 Költség-előirányzatok A felsorolt tervezési elvek alapján a költségvetéseket kidolgozták különböző áramlási sebességek (0,09 1628 Ml/nap) és vízminőségek esetében (2. táblázat). Ezeknek a paramétereknek a segítségével fejlesztették ki az általános tervezési kritériumokat és üzemi elrendezéseket (2. ábra). 2. ábra UI-fertőtlenítő berendezés vázlata Az UI-rendszerek gyártóitól kapott információkat használták az UIberendezés és az O+M (üzemelési és karbantartási) költségek becsléséhez.
Kis rendszerek esetében két, nagyobbaknál pedig négy gyártó árajánlatát átlagolták (a különbségek 40%-on belül voltak). A járulékos költségek tervezésénél nagy rendszerek esetében figyelembe vették a következőket: szivattyúzás, építés, csővezeték és szelepek, elektromos és egyéb felszerelések, helyszíni munkálatok, szükség-áramellátás, általános vállalkozói rezsiköltség és haszon, valamint műszaki, irányítási, jogi és financiális költségek. A kis rendszerek esetében a költségek magukban foglalják a következőket: UI-berendezés, előre gyártott épületelemek, vállalkozói díjak, távirányítási és adatgyűjtési koordináció. Az O+M költségeket a gyártók adataiból évi lámpacsere, érzékelők kalibrálása negyedévenként, pótalkatrész-készlet, tisztítószerek, UI-rendszerek havonkénti tisztítása összesítés alapján kalkulálták. Ezek a költségek lényegesen különböztek, ami annak tulajdonítható, hogy minden gyártó más lámpatípust alkalmazott. Összehasonlították három különböző minőségű szűrt víz fertőtlenítési költségeit. Az összes tőkeköltség felbontását %-ban különböző méretű berendezések esetében a 4. táblázat mutatja, míg az O+M költségek %-os öszszetétele az 5. táblázatban látható. Tőkeköltség felbontása* 4. táblázat Költségkomponens UI-berendezés Szivattyúk és tartozékok Épület Csövek és szelepek Helyszíni munka Villamos műszerek Tartalék áramellátás Kezelhetőség vizsgálata Műszaki munka Rezsiköltség és profit Jogi és financiális Kicsi (1,02 Ml/nap)** 52 NA 24 NA NA 8 NA NA NA 16 NA Összes tőkeköltség %-a Közepes (41,64 Ml/nap)** 20 10 9 4 10 8 3 13 10 6 7 Nagy (794,9 Ml/nap)** Összes tőkeköltség, USD 51 000 1 200 000 17 000 000 * Összehasonlítás közepes, szűrt vízminőség esetén ** Tervezett áramlás NA kis rendszerekhez nem megfelelő 13 9 10 13 13 10 3 3 11 7 8
O+M* költségek lebontása 5. táblázat Költségkomponens Energia Munkaerő Alkatrészek Kicsi (1,02 Ml/nap)** 27 30 43 Összes O+M költség %-a Közepes (41,64 Ml/nap)** 52 11 37 Nagy (794,9 Ml/nap)** 61 7 32 Összes O+M költség (évente), USD 2700 23 000 290 000 * O+M = üzemelés és karbantartás ** Összehasonlítás közepes, szűrt vizek esetében Tervezett áramlás A 3 5. ábrákon három, különböző minőségű, szűrt víz tőke-, O+M és fajlagos üzemköltségét hasonlították össze. Látható, hogy a nagy rendszerek tőkeköltsége mind a három esetben hasonló, mivel az UI-berendezés költségei az összes tőkeköltség 13 20%-át képezik (áramlási sebességtől függően); a berendezés költségei alkotják valószínűleg az elsődleges költségkülönbséget a különböző vízminőségek között. Az O+M költségek jelentősen eltérnek a 3. ábra Háromféle (a 2. táblázatban definiált) szűrt víz költségvetése
4. ábra Becsült működési + karbantartási (O+M) költségek háromféle minőségű, szűrt víz esetében 5. ábra Becsült, összes fajlagos üzemköltség háromféle minőségű, szűrt vízre vonatkozóan
szűrt víz minőségétől függően, mivel több tisztítással is csak rosszabb vízminőség érhető el, így további munkára és tisztítószerre van szükség. Az összes fajlagos üzemköltség csökken a tervezett áramlás növekedésével, mert az éves költségeket az áramlás normalizálja. A jó és közepes minőségű, szűrt vizek kezelési költsége is hasonló, mivel a közepes vízminőség elérése nem igényel több UI-reaktort vagy tisztítást, a jó vízminőséghez viszonyítva. Azonban rossz vízminőség esetében több lámpára és gyakoribb tisztításra van szükség. Látszólag a kis rendszerek fajlagos üzemköltsége nagyobb, mert a költségeket átlagos áramlás alapján normalizálták. Mivel a kis rendszereknek kevesebb fogyasztója van, így nagyobb költség terheli az egyes fogyasztókat, mit nagyobb rendszerek esetében; ennek ellenére a becsült UI-fertőtlenítési költségek kisebbek, mint más fertőtlenítőszerekre vonatkozóan. Ózon és UI-fény fertőtlenítési költségei Az UI-fertőtlenítés izgalmas téma, mert Cryptosporidiumot reális adagokkal képes inaktiválni. Hasonlóképpen kimutatták, hogy az ózonos fertőtlenítéssel inaktiválható a Cryptosporidium az ivóvízkezelésnél használt dózisokkal, a vízminőségtől függően. Azt is tapasztalták, hogy a klór-dioxid inaktiválja a Cryptosporidiumot, bár kloritképződés miatt nehezen érhető el intenzív inaktiválás. Ózon alkalmazásának vannak előnyei és hátrányai. Pl. a mikroorganizmusok inaktiválásán kívül csökkentheti a nemkívánatos íz- és szaganyagokat. Azonban az ózon bromátot képezhet mérhető koncentrációjú bromidot tartalmazó vizekben. Ózonos fertőtlenítés tervezési alapja A költségek olyan dózisokon alapszanak, amelyek a Cryptosporidium 10 és 10 2 értékű inaktiválását eredményezik. Egyes szerzők a Cryptosporidium inaktiválását az átlagos ózonkoncentráció és az érintkezési idő függvényében, különböző minőségű vizekben és eltérő hőmérsékleteken határozták meg. A vízminőség szignifikánsan befolyásolja az ozonizálás költségeit. Egy nagy ózonigényű víz nagyobb ózonadagokat igényel azonos maradékózonkoncentráció eléréséhez, és ez növelheti a költségeket. A költségbecsléshez a következő vízminőségi jellemzőket vették alapul: összes szervesszén-koncentráció 4 mg/l; hőmérséklet 13 C; ph = 8. Megállapították, hogy 12 perc kontakt idő esetén a Cryptosporidium 10 1 és 10 2 inaktiválásához 3,0, ill. 7,0 mg/l-es dózis szükséges. A bromátképződés meggátlására bizonyos vizek phját csökkenteni kell (ennek költsége nem szerepel a közölt becslésekben).
Az ózonos fertőtlenítés költségei három tényezőből állnak össze: ózonelőállító berendezés (beszerelés, helyszíni munka, befedés), ózonkontaktor, szivattyúzás. A költségeket a Nemzetközi Ózon Egyesület (1999), valamint modellek adatai alapján állították össze. A 6. ábrán látható az UI-fény és ózon becsült költségeinek összehasonlítása, Cryptosporidium inaktiválása céljából. Az UI-fertőtlenítés költségei 40 80%-kal kisebbek, mint az ózoné, a tervezett áramlástól és az inaktiválás mértékétől függően. Tehát az UI-fertőtlenítés alkalmasabb technológia lehet sok vízműben a költség szempontjából. Ezenkívül az UI-fertőtlenítés költségei 40 mj/cm 2 dózis esetében (10 2 inaktiválódás) jóval kisebbek, mint az ózonos (3 mg/l adag) kezeléssel elért, csupán 10 1 inaktiválás. 6. ábra UI-fénnyel és ózonnal végzett fertőtlenítés költségének összehasonlítása Azonban az UI-fertőtlenítés nem biztosítja az ózonnal végzett, többcélú kezelés előnyeit (íz- és szagcsökkentés, vas és mangán oxidálódása). Ezenkívül ózonnal nemcsak a Cryptosporidium, hanem vírusok is inaktiválhatók, de ugyanehhez szignifikánsabb nagyobb UI-dózis szükséges. Következtetések A költségbecslések szerint az UI-fertőtlenítés viszonylag olcsó módszer hatékony Cryptosporidium-inaktiválás eléréséhez. Az UI-berendezés beállítá
sának költsége számos tényezőtől függ (mikrobainaktiválás célja, UI-dózis, szűrt víz minősége, meglevő üzemi hidraulikus profil, lámpatípus, UI-reaktor kialakítása, áramlási igények, tartalék rendszer, meglevő üzemi konfiguráció, területi korlátok). A becsült költségek a vízminőségtől és áramlási sebességtől függően változnak. Egy kis berendezés költsége 51 000 60 000 USD, míg az O+M költségei 2700 3300 USD között változhatnak évente. Közepes üzem esetében a beszerelés 1,1 1,4 M USD-be kerülhet, és az O+M évente 19 000 39 000 USD-t emészt fel. Egy nagy berendezés beállításának költsége 16 22 M USD, az O+M pedig évente 170 000 600 000 USD. Az UI-fertőtlenítés egy viszonylag olcsó, ígéretes technológia, amelyet a vízművek alkalmazhatnak a jövőben, hogy megvalósítsák vízminőségi és költségcsökkentési céljaikat. A bemutatott költségvetés tervezési segédeszközként használható annak megállapítására, hogy az UI-fertőtlenítés elősegíti-e a vízművek speciális fertőtlenítési céljainak elérését. További, beható technológiai elemzéssel lehet értékelni az UI-reaktordózis pontosságát, a hidraulikai jellegeket, megbízhatóságot és az online ellenőrzést. (Dr. Pálfi Ágnes) Cotton, Ch. A.; Owen, D. M. stb.: UV disinfection costs for inactivating Cryptosporidium. = Journal American Water Works Association, 93. k. 6. sz. 2001. p. 82 94. Clancy, J. L.; Bukhari, Z. stb.: Using UV to inactivate Cryptosporidium. = Journal American Water Works Association, 92. k. 9. sz. 2000. p. 97 104. Baudin, I.; Gabard, N. stb.: Suivi et optimisation des procédés de clarification pour l élimination de Cryptosporidium. = TSM. Techniques Sciences Methods, 2001. 12. sz. p. 41 47. EGYÉB IRODALOM Somlyódy L.; Hock, B.: A vízminőség és szabályozása. = Vízügyi Közlemények, 82. k. 3 4. sz. 2000. p. 486 524. Molnár F.: Magyarország vízellátásának helyzete, figyelemmel az EU csatlakozásra. = Magyar Épületgépészet, 50. k. 6. sz. 2001. p. 3 7. A Tisza-vidék problémái és fejlesztési lehetőségei. = Természet Világa, 132. k. 7. sz. 2001. p. 3 9. Kiss Á.: Új rendelettervezetek: felszíni vizek védelme. = Bőr- és Cipőtechnika, 51. k. 7. sz. 2001. p. 283 290. Johnstone, P. T.; Bodner, P. S.: High voltage water treatment in recirculating systems. (Nagy feszültségű vízkezelő rendszer visszaforgató üzemmódban.) = IEE Proceedings Science, Measurement and Technology, 148. k. 3. sz. 2001. máj. p. 103 107.